Влияние контроля температуры на деформацию при сварке роликовой цепи.

Влияние контроля температуры на деформацию при сварке роликовой цепи.

Введение
В современной промышленности,роликовая цепьСварка — это механический компонент, широко используемый в системах передачи и транспортировки. Ее качество и характеристики напрямую влияют на эффективность работы и надежность механического оборудования. Сварка является одним из ключевых звеньев в процессе производства роликовых цепей, и контроль температуры во время сварки оказывает существенное влияние на деформацию роликовых цепей. В данной статье подробно рассматривается механизм влияния контроля температуры на деформацию во время сварки роликовых цепей, распространенные типы деформаций и меры по их контролю, с целью предоставления технических рекомендаций производителям роликовых цепей, а также обеспечения основы для контроля качества для международных оптовых покупателей.

Контроль температуры во время сварки роликовой цепи
Процесс сварки по сути представляет собой процесс локального нагрева и охлаждения. При сварке роликовых цепей обычно используются дуговая сварка, лазерная сварка и другие технологии сварки, которые создают высокотемпературные источники тепла. Во время сварки температура сварного шва и окружающей области быстро повышается, а затем снижается, в то время как изменение температуры в области, удаленной от сварного шва, незначительно. Такое неравномерное распределение температуры приводит к неравномерному тепловому расширению и сжатию материала, вызывая тем самым деформацию.
Влияние температуры сварки на свойства материала
Чрезмерно высокая температура сварки может привести к перегреву материала, укрупнению его зерен и, как следствие, снижению механических свойств материала, таких как прочность и ударная вязкость. Одновременно с этим, чрезмерно высокая температура может вызвать окисление или карбонизацию поверхности материала, что повлияет на качество сварки и последующую обработку поверхности. Напротив, слишком низкая температура сварки может привести к некачественной сварке, недостаточной прочности сварного шва и даже к дефектам, таким как несплавление.

Метод контроля температуры сварки
Для обеспечения качества сварки необходимо строго контролировать температуру сварки. К распространенным методам контроля относятся:
Предварительный нагрев: Предварительный нагрев свариваемых частей роликовой цепи перед сваркой позволяет уменьшить температурный градиент во время сварки и снизить термические напряжения.
Контроль температуры между слоями: В процессе многослойной сварки необходимо строго контролировать температуру каждого слоя после сварки, чтобы избежать перегрева или переохлаждения.
Последующая термообработка: После завершения сварки свариваемые детали подвергаются соответствующей термообработке, такой как отжиг или нормализация, для устранения остаточных напряжений, возникших в процессе сварки.

Виды и причины сварочных деформаций
Сварочная деформация — неизбежное явление в процессе сварки, особенно в относительно сложных компонентах, таких как роликовые цепи. В зависимости от направления и формы деформации сварочную деформацию можно разделить на следующие типы:
Продольная и поперечная деформация сжатия
В процессе сварки сварной шов и окружающие его участки расширяются при нагреве и сжимаются при охлаждении. Из-за усадки в направлении сварки и поперечной усадки в свариваемом изделии возникают продольные и поперечные деформации. Эта деформация является одним из наиболее распространенных типов деформаций после сварки и обычно трудно поддается устранению, поэтому ее необходимо контролировать путем точной штамповки и закладывания припуска на усадку перед сваркой.
Деформация изгиба
Изгибная деформация вызвана продольной и поперечной усадкой сварного шва. Если распределение сварного шва на детали асимметрично или последовательность сварки неоптимальна, сварное соединение может деформироваться после охлаждения.
Угловая деформация
Угловая деформация возникает из-за асимметричной формы поперечного сечения сварного шва или неправильного количества сварочных слоев. Например, при сварке Т-образных соединений усадка с одной стороны сварного шва может привести к поперечной усадочной деформации в плоскости сварного соединения по толщине.
Волновая деформация
Волнообразная деформация обычно возникает при сварке тонкостенных конструкций. Когда сварной шов неустойчив под воздействием сжимающего напряжения внутренних напряжений, после сварки он может приобретать волнообразную форму. Такая деформация чаще встречается при сварке тонкостенных компонентов роликовых цепей.

Механизм влияния контроля температуры на деформацию при сварке
Влияние контроля температуры в процессе сварки на деформацию при сварке проявляется главным образом в следующих аспектах:
Тепловое расширение и сжатие
В процессе сварки температура сварного шва и окружающих участков повышается, и материал расширяется. После завершения сварки эти участки охлаждаются и сжимаются, в то время как изменение температуры в области, удаленной от сварного шва, незначительно, и сжатие также мало. Это неравномерное тепловое расширение и сжатие приводит к деформации сварного соединения. Контролируя температуру сварки, можно уменьшить эту неравномерность, тем самым снизив степень деформации.
Термическое напряжение
Неравномерное распределение температуры во время сварки приводит к возникновению термических напряжений. Термические напряжения являются одной из основных причин деформации при сварке. При слишком высокой температуре сварки или слишком высокой скорости охлаждения термические напряжения значительно возрастают, что приводит к большей деформации.
Остаточное напряжение
После завершения сварки в сварном шве остается определенное напряжение, называемое остаточным напряжением. Остаточное напряжение является одним из неотъемлемых факторов деформации при сварке. Разумный контроль температуры позволяет снизить образование остаточного напряжения и, следовательно, уменьшить деформацию при сварке.

Меры контроля деформации при сварке
Для уменьшения деформации при сварке, помимо строгого контроля температуры сварки, можно также принять следующие меры:
Разумное проектирование последовательности сварки
Последовательность сварки оказывает большое влияние на деформацию сварного шва. Разумная последовательность сварки может эффективно уменьшить деформацию. Например, для длинных сварных швов можно использовать метод сегментированной обратной сварки или метод сварки с пропуском, чтобы уменьшить накопление тепла и деформацию во время сварки.
Метод жесткой фиксации
В процессе сварки для ограничения деформации свариваемого изделия может использоваться метод жесткой фиксации. Например, для фиксации свариваемого изделия на месте используется зажим или опора, чтобы предотвратить его деформацию во время сварки.
Метод предотвращения деформации
Метод предотвращения деформации заключается в предварительном приложении деформации, противоположной деформации при сварке, для компенсации деформации, возникающей во время сварки. Этот метод требует точной оценки и корректировки в соответствии с закономерностями и степенью деформации при сварке.
Обработка после сварки
После сварки сварное соединение может быть подвергнуто соответствующей постобработке, например, ковки, вибрации или термообработке, для устранения остаточных напряжений и деформаций, возникших в процессе сварки.

Анализ конкретного случая: контроль температуры сварки роликовых цепей и контроль деформации.
Ниже приведён реальный пример, демонстрирующий, как улучшить качество сварки роликовых цепей с помощью мер по контролю температуры и деформации.
Фон
Компания по производству роликовых цепей выпускает партию роликовых цепей для конвейерных систем, требующих высокого качества сварки и минимальной деформации при сварке. На начальном этапе производства из-за неправильного контроля температуры сварки некоторые роликовые цепи были изогнуты и деформированы под углом, что повлияло на качество и срок службы изделия.

Решение
Оптимизация регулирования температуры:
Перед сваркой свариваемая роликовая цепь предварительно нагревается, при этом температура предварительного нагрева определяется на уровне 150℃ в соответствии с коэффициентом теплового расширения материала и требованиями процесса сварки.
В процессе сварки сварочный ток и скорость сварки строго контролируются для обеспечения того, чтобы температура сварки находилась в надлежащем диапазоне.
После сварки свариваемая деталь подвергается термообработке, а именно отжигу. Температура поддерживается на уровне 650℃, а время выдержки составляет 1 час в зависимости от толщины роликовой цепи.
Меры по контролю деформации:
Для сварки используется сегментированный метод обратной сварки, при этом длина каждого сварочного участка контролируется в пределах 100 мм для уменьшения накопления тепла во время сварки.
В процессе сварки роликовая цепь фиксируется зажимом, чтобы предотвратить деформацию при сварке.
После сварки свариваемую деталь подвергают ударам молотка для снятия остаточных напряжений, возникших в процессе сварки.

Результат
Благодаря вышеуказанным мерам значительно улучшено качество сварки роликовой цепи. Эффективно контролируется деформация сварного шва, а частота изгибной и угловой деформации снижена более чем на 80%. Одновременно гарантируется прочность и ударная вязкость свариваемых деталей, а срок службы изделия увеличен на 30%.
Заключение
Влияние контроля температуры на деформацию при сварке роликовых цепей многогранно. Разумный контроль температуры сварки позволяет эффективно уменьшить деформацию при сварке и улучшить качество сварки. В то же время, сочетание рациональной последовательности сварки, методов жесткой фиксации, методов предотвращения деформации и мер постобработки позволяет дополнительно оптимизировать эффект сварки роликовых цепей.