Cum se reduce tensiunea reziduală a lanțului cu role după sudare
În procesul de producție și fabricație a lanțurilor cu role, sudarea este un proces cheie. Cu toate acestea, va exista adesea tensiune reziduală în lanțul cu role după sudare. Dacă nu se iau măsuri eficiente pentru a o reduce, aceasta va avea multe efecte adverse asupra calității și performanței lanțului.lanț cu role, cum ar fi reducerea rezistenței la oboseală, provocând deformări și chiar fracturi, afectând astfel utilizarea normală și durata de viață a lanțului cu role în diverse echipamente mecanice. Prin urmare, este foarte important să se studieze și să se stăpânească în profunzime metodele de reducere a tensiunii reziduale din sudarea lanțului cu role.
1. Cauzele stresului rezidual
În timpul procesului de sudare, partea sudabilă a lanțului cu role va fi supusă unei încălziri și răciri neuniforme. În timpul sudării, temperatura sudurii și a zonei înconjurătoare crește rapid, iar materialul metalic se dilată; iar în timpul procesului de răcire, contracția metalului în aceste zone este constrânsă de metalul neîncălzit din jur, generând astfel tensiune reziduală de sudare.
Condițiile de constrângere din timpul sudării vor afecta, de asemenea, dimensiunea și distribuția tensiunii reziduale. Dacă lanțul cu role este puternic constrâns în timpul sudării, adică gradul de deformare fixă sau restricționată este mare, atunci în timpul procesului de răcire după sudare, tensiunea reziduală cauzată de incapacitatea de a se contrae liber va crește, de asemenea, în mod corespunzător.
Factorii specifici materialului metalic în sine nu pot fi ignorați. Diferite materiale au proprietăți termice, fizice și mecanice diferite, ceea ce va duce la dilatare termică, contracție și rezistență la curgere diferite în timpul sudării, afectând astfel generarea de tensiuni reziduale. De exemplu, unele oțeluri aliate de înaltă rezistență au o rezistență la curgere ridicată și sunt predispuse să genereze tensiuni reziduale mari în timpul sudării.
2. Metode de reducere a tensiunii reziduale în sudarea lanțurilor cu role
(I) Optimizarea procesului de sudare
Aranjați în mod rezonabil secvența de sudare: Pentru sudarea lanțurilor cu role, sudurile cu contracție mare trebuie sudate mai întâi, iar sudurile cu contracție mică trebuie sudate ulterior. Acest lucru permite sudurii să se contracte mai liber în timpul sudării, reducând tensiunea reziduală cauzată de contracția restricționată a sudurii. De exemplu, la sudarea plăcilor de lanț interioare și exterioare ale unui lanț cu role, placa de lanț interioară este sudată mai întâi, iar apoi placa de lanț exterioară este sudată după răcire, astfel încât sudura plăcii de lanț interioare să nu fie prea restricționată de placa de lanț exterioară în timpul contracției.
Utilizați metode și parametri de sudare adecvați: Diferite metode de sudare au tensiuni reziduale diferite pe lanțurile cu role. De exemplu, sudarea cu gaz protector poate reduce zona afectată termic într-o anumită măsură în comparație cu unele metode tradiționale de sudare datorită căldurii concentrate a arcului și eficienței termice ridicate, reducând astfel tensiunea reziduală. În același timp, este esențial să se selecteze în mod rezonabil parametri precum curentul de sudare, tensiunea și viteza de sudare. Curentul de sudare excesiv va duce la penetrarea excesivă a sudurii și la un aport excesiv de căldură, ceea ce va cauza supraîncălzirea îmbinării sudate și creșterea tensiunii reziduale; în timp ce parametrii de sudare adecvați pot face procesul de sudare mai stabil, pot reduce defectele de sudare și, prin urmare, pot reduce tensiunea reziduală.
Controlul temperaturii stratului intermediar: La sudarea lanțurilor cu role în mai multe straturi și în mai multe treceri, controlul temperaturii stratului intermediar este o măsură eficientă pentru reducerea tensiunii reziduale. O temperatură adecvată a stratului intermediar poate menține o plasticitate bună a metalului sudurii și a zonei afectate termic în timpul procesului de sudare, ceea ce conduce la contracția sudurii și la eliberarea tensiunii. În general, temperatura stratului intermediar trebuie determinată în funcție de proprietățile materialelor utilizate în lanțul cu role și de cerințele procesului de sudare, iar temperatura în timpul procesului de sudare trebuie măsurată și controlată pentru a se asigura că temperatura stratului intermediar se încadrează în intervalul corespunzător.
(II) Adoptarea unor măsuri adecvate de preîncălzire și postîncălzire a sudurii
Preîncălzire: Înainte de sudarea lanțului cu role, preîncălzirea sudurii poate reduce eficient tensiunea reziduală de sudură. Preîncălzirea poate reduce diferența de temperatură a îmbinării sudate și poate face distribuția temperaturii sudurii mai uniformă în timpul sudării, reducând astfel tensiunea termică cauzată de gradientul de temperatură. În plus, preîncălzirea poate crește și temperatura inițială a sudurii, reduce diferența de temperatură dintre metalul sudat și materialul de bază, îmbunătățește performanța îmbinării sudate, reduce generarea defectelor de sudură și, astfel, reduce tensiunea reziduală. Determinarea temperaturii de preîncălzire trebuie să se bazeze pe compoziția, grosimea, metoda de sudare și temperatura ambiantă a materialului lanțului cu role.
Post-încălzire: Tratamentul post-termic după sudare, adică tratamentul de dehidrogenare, este, de asemenea, unul dintre mijloacele importante de reducere a tensiunii reziduale la sudarea lanțurilor cu role. Tratamentul post-termic încălzește de obicei sudura la aproximativ 250-350 ℃ imediat după finalizarea sudării și răcește la o anumită temperatură, apoi se răcește lent după ce este menținută la căldură pentru o anumită perioadă de timp. Funcția principală a post-încălzirii este de a accelera difuzia și eliberarea atomilor de hidrogen în sudură și în zona afectată termic, de a reduce conținutul de hidrogen din sudura, reducând astfel posibilitatea fisurării prin coroziune sub stres indusă de hidrogen și, de asemenea, de a ajuta la ameliorarea tensiunii reziduale la sudură. Tratamentul post-termic este deosebit de important pentru sudarea unor oțeluri de înaltă rezistență și a lanțurilor cu role cu pereți groși.
(III) Efectuați tratamentul termic post-sudură
Revenire generală la temperatură înaltă: Introduceți întregul lanț cu role într-un cuptor de încălzire, încălziți-l lent la aproximativ 600-700 ℃, mențineți-l cald pentru o anumită perioadă de timp, apoi răciți-l la temperatura camerei cu ajutorul cuptorului. Acest tratament general de revenire la temperatură înaltă poate elimina eficient tensiunea reziduală din lanțul cu role, de obicei putând fi eliminată 80%-90% din tensiunea reziduală. Temperatura și timpul de revenire la temperatură înaltă trebuie controlate cu precizie în funcție de factori precum materialul, dimensiunea și cerințele de performanță ale lanțului cu role pentru a asigura efectul tratamentului termic și calitatea acestuia. Cu toate acestea, tratamentul general de revenire la temperatură înaltă necesită echipamente de tratament termic mai mari, iar costul tratamentului este relativ ridicat, dar pentru unele produse cu lanțuri cu role cu cerințe stricte privind tensiunea reziduală, este o metodă ideală pentru a elimina tensiunea reziduală.
Revenirea locală la temperatură înaltă: Atunci când lanțul cu role are dimensiuni mari sau o formă complexă, iar revenirea generală la temperatură înaltă este dificilă, se poate utiliza revenirea locală la temperatură înaltă. Revenirea locală la temperatură înaltă constă în încălzirea doar a sudurii lanțului cu role și a zonei locale din apropierea acesteia pentru a elimina tensiunea reziduală din zonă. Comparativ cu revenirea generală la temperatură înaltă, revenirea locală la temperatură înaltă are cerințe de echipamente și costuri de procesare relativ mai mici, dar efectul său de eliminare a tensiunii reziduale nu este la fel de complet ca revenirea generală la temperatură înaltă. Atunci când se efectuează revenirea locală la temperatură înaltă, trebuie acordată atenție uniformității zonei de încălzire și controlului temperaturii de încălzire pentru a evita concentrarea de noi tensiuni sau alte probleme de calitate cauzate de supraîncălzirea locală sau temperatura inegală.
(IV) Metoda de întindere mecanică
Metoda de întindere mecanică constă în aplicarea unei forțe de tracțiune asupra lanțului cu role după sudare pentru a provoca deformare plastică, compensând astfel deformarea reziduală prin compresiune generată în timpul procesului de sudare și atingând scopul de a reduce tensiunea reziduală. În funcționarea reală, se pot utiliza echipamente speciale de întindere pentru a seta forța de tracțiune și viteza de întindere adecvate, în funcție de specificațiile și cerințele de performanță ale lanțului cu role, pentru a întinde uniform lanțul cu role. Această metodă are un efect bun asupra unor produse cu lanțuri cu role care necesită un control precis al dimensiunii și eliminarea tensiunii reziduale, dar trebuie să fie echipată cu echipamente de întindere corespunzătoare și operatori profesioniști și are anumite cerințe pentru locațiile de producție și condițiile de proces.
(V) Metoda de întindere cu diferență de temperatură
Principiul de bază al metodei de întindere cu diferență de temperatură este utilizarea diferenței de temperatură generate de încălzirea locală pentru a provoca deformarea la tracțiune în zona sudurii, reducând astfel tensiunea reziduală. Operațiunea specifică constă în utilizarea unei torțe oxiacetilenice pentru a încălzi fiecare parte a lanțului de sudură cu role și, în același timp, utilizarea unei conducte de apă cu un rând de găuri pentru a pulveriza apă pentru răcire la o anumită distanță în spatele torței. În acest fel, se formează o zonă cu temperatură ridicată pe ambele părți ale sudurii, în timp ce temperatura zonei de sudură este scăzută. Metalul de pe ambele părți se dilată datorită căldurii și întinde zona sudurii la o temperatură mai scăzută, atingând astfel scopul de a elimina o parte din tensiunea reziduală de sudură. Echipamentul metodei de întindere cu diferență de temperatură este relativ simplu și ușor de utilizat. Poate fi aplicat flexibil pe șantierul de construcții sau pe șantierul de producție, dar efectul său de eliminare a tensiunii reziduale este influențat în mare măsură de parametri precum temperatura de încălzire, viteza de răcire și distanța de pulverizare a apei. Trebuie să fie controlat și ajustat cu precizie în funcție de condițiile reale.
(VI) Tratament pentru îmbătrânirea prin vibrații
Tratamentul de îmbătrânire prin vibrații utilizează efectul energiei mecanice prin vibrații pentru a face lanțul cu role să rezoneze, astfel încât tensiunea reziduală din interiorul piesei de prelucrat să fie omogenizată și redusă. Lanțul cu role este plasat pe un echipament special de îmbătrânire prin vibrații, iar frecvența și amplitudinea excitatorului sunt ajustate pentru a face lanțul cu role să rezoneze într-o anumită perioadă de timp. În timpul procesului de rezonanță, granulele metalice din interiorul lanțului cu role vor aluneca și se vor rearanja, microstructura va fi îmbunătățită, iar tensiunea reziduală va scădea treptat. Tratamentul de îmbătrânire prin vibrații are avantajele unui echipament simplu, timp scurt de procesare, cost redus, eficiență ridicată etc. și nu va afecta calitatea suprafeței lanțului cu role. Prin urmare, a fost utilizat pe scară largă în producția de lanțuri cu role. În general, tratamentul de îmbătrânire prin vibrații poate elimina aproximativ 30% - 50% din tensiunea reziduală a sudării lanțurilor cu role. Pentru unele produse cu lanțuri cu role care nu necesită o tensiune reziduală deosebit de mare, tratamentul de îmbătrânire prin vibrații este o metodă economică și eficientă pentru eliminarea tensiunii reziduale.
(VII) Metoda de ciocănire
Metoda de ciocănire este o metodă simplă și utilizată în mod obișnuit pentru a reduce tensiunea reziduală de sudură. După sudarea lanțului cu role, când temperatura sudurii este de 100 - 150 ℃ sau peste 400 ℃, se utilizează un ciocan mic pentru a lovi uniform sudura și zonele adiacente pentru a provoca deformarea plastică locală a metalului, reducând astfel tensiunea reziduală. Trebuie menționat că în timpul procesului de ciocănire, aceasta trebuie evitată în intervalul de temperatură de 200 - 300 ℃, deoarece metalul se află într-un stadiu fragil în acest moment, iar ciocănirea poate provoca cu ușurință fisurarea sudurii. În plus, forța și frecvența ciocănirii trebuie să fie moderate și trebuie ajustate în funcție de factori precum grosimea lanțului cu role și dimensiunea sudurii pentru a asigura efectul și calitatea ciocănirii. Metoda de ciocănire este de obicei potrivită pentru unele suduri cu lanțuri cu role mici și simple. Pentru sudurile cu lanțuri cu role mari sau complexe, efectul metodei de ciocănire poate fi limitat și trebuie utilizată în combinație cu alte metode.
3. Cum să alegeți o metodă adecvată de reducere a tensiunii reziduale
În producția reală, în funcție de diferitele situații și cerințe ale lanțului cu role, este necesar să se ia în considerare în mod cuprinzător avantajele și dezavantajele, domeniul de aplicare, costul și alți factori ai diferitelor metode de reducere a tensiunii reziduale pentru a selecta o metodă de tratament adecvată. De exemplu, pentru unele lanțuri cu role de înaltă precizie, înaltă rezistență și cu pereți groși, revenirea generală la temperatură înaltă poate fi cea mai bună alegere; în timp ce pentru unele loturi mari și forme simple de lanțuri cu role, tratamentul de îmbătrânire prin vibrații sau metoda de ciocănire pot reduce eficient costurile de producție și pot îmbunătăți eficiența producției. În același timp, atunci când se alege o metodă de reducere a tensiunii reziduale, este necesar să se ia în considerare pe deplin mediul de utilizare și condițiile de lucru ale lanțului cu role pentru a se asigura că metoda adoptată poate îndeplini cerințele de performanță și standardele de calitate ale lanțului cu role în utilizarea reală.
4. Rolul reducerii tensiunilor reziduale în îmbunătățirea calității și performanței lanțurilor cu role
Reducerea tensiunii reziduale de sudură poate îmbunătăți semnificativ rezistența la oboseală a lanțurilor cu role. Atunci când tensiunea reziduală de tracțiune din lanțul cu role este redusă sau eliminată, nivelul real de solicitare pe care îl suportă în timpul funcționării este redus în mod corespunzător, reducând astfel riscul de rupere prin fractură cauzat de inițierea și extinderea fisurilor de oboseală și prelungind durata de viață a lanțului cu role.
Ajută la îmbunătățirea stabilității dimensionale și a preciziei formei lanțului cu role. Tensiunea reziduală excesivă poate cauza deformarea lanțului cu role în timpul utilizării, afectând precizia de potrivire a acestuia cu pinioanele și alte componente și, astfel, afectând funcționarea normală a echipamentelor mecanice. Prin reducerea tensiunii reziduale, lanțul cu role poate menține o bună stabilitate dimensională și precizie de formă în timpul utilizării și poate îmbunătăți fiabilitatea și precizia transmisiei.
Poate reduce tendința de fisurare a lanțurilor cu role la coroziune sub tensiune în medii corozive. Tensiunea reziduală de tracțiune va crește sensibilitatea lanțurilor cu role la fisurarea la coroziune sub tensiune în medii corozive, iar reducerea tensiunii reziduale poate reduce eficient acest risc, poate îmbunătăți rezistența la coroziune a lanțurilor cu role în medii dure și le poate lărgi gama de aplicații.
Data publicării: 30 iunie 2025