Vplyv regulácie teploty na deformáciu počas zvárania valčekových reťazí

Vplyv regulácie teploty na deformáciu počas zvárania valčekových reťazí

Úvod
V modernom priemysle,valčeková reťazje mechanický komponent široko používaný v prevodových a dopravných systémoch. Jeho kvalita a výkon priamo ovplyvňujú prevádzkovú účinnosť a spoľahlivosť mechanických zariadení. Zváranie je jedným z kľúčových článkov vo výrobnom procese valčekových reťazí a regulácia teploty počas zvárania má zásadný vplyv na deformáciu valčekových reťazí. Tento článok sa podrobne zaoberá mechanizmom vplyvu regulácie teploty na deformáciu počas zvárania valčekových reťazí, bežnými typmi deformácií a ich kontrolnými opatreniami s cieľom poskytnúť technické referencie pre výrobcov valčekových reťazí a tiež základ pre kontrolu kvality pre medzinárodných veľkoobchodných odberateľov.

Regulácia teploty počas zvárania valčekových reťazí
Proces zvárania je v podstate proces lokálneho ohrevu a chladenia. Pri zváraní valčekovými reťazami sa zvyčajne používa oblúkové zváranie, laserové zváranie a iné zváracie technológie a tieto metódy zvárania generujú zdroje tepla s vysokou teplotou. Počas zvárania teplota zvaru a okolitej oblasti rýchlo stúpa a potom klesá, zatiaľ čo zmena teploty oblasti mimo zvaru je malá. Toto nerovnomerné rozloženie teploty spôsobí nerovnomernú tepelnú rozťažnosť a sťahovanie materiálu, a tým aj deformáciu.
Vplyv teploty zvárania na vlastnosti materiálu
Príliš vysoká teplota zvárania môže spôsobiť prehriatie materiálu, čím sa zhrubnú jeho zrná, čím sa znížia mechanické vlastnosti materiálu, ako je pevnosť a húževnatosť. Zároveň môže príliš vysoká teplota spôsobiť oxidáciu alebo karbonizáciu povrchu materiálu, čo ovplyvní kvalitu zvárania a následnú povrchovú úpravu. Naopak, príliš nízka teplota zvárania môže viesť k nedostatočnému zvareniu, nedostatočnej pevnosti zvaru a dokonca aj k chybám, ako je napríklad neroztavenie.

Metóda regulácie teploty zvárania
Aby sa zabezpečila kvalita zvárania, musí sa prísne kontrolovať teplota zvárania. Medzi bežné metódy kontroly patria:
Predhrievanie: Predhrievanie zváraných častí valčekovej reťaze pred zváraním môže znížiť teplotný gradient počas zvárania a znížiť tepelné namáhanie.
Regulácia teploty medzi vrstvami: Pri viacvrstvovom zváraní prísne kontrolujte teplotu každej vrstvy po zváraní, aby ste predišli prehriatiu alebo podchladeniu.
Dodatočné tepelné spracovanie: Po dokončení zvárania sa zvárané časti podrobia vhodnému tepelnému spracovaniu, ako je žíhanie alebo normalizácia, aby sa eliminovalo zvyškové napätie vznikajúce počas zvárania.

Typy a príčiny deformácie zváraním
Deformácia zváraním je nevyhnutný jav v procese zvárania, najmä v relatívne zložitých komponentoch, ako sú valčekové reťaze. Podľa smeru a tvaru deformácie možno deformáciu zváraním rozdeliť na nasledujúce typy:
Pozdĺžna a priečna zmršťovacia deformácia
Počas zvárania sa zvar a jeho okolité oblasti pri zahrievaní rozťahujú a pri chladení sa zmršťujú. V dôsledku zmršťovania v smere zvaru a priečneho zmršťovania dochádza k pozdĺžnemu a priečnemu zmršťovaniu zvaru. Táto deformácia je jedným z najbežnejších typov deformácií po zváraní a zvyčajne sa ťažko opravuje, preto je potrebné ju pred zváraním kontrolovať presným strihaním a rezervovať si zmršťovací prídavok.
Ohybová deformácia
Ohybová deformácia je spôsobená pozdĺžnym a priečnym zmršťovaním zvaru. Ak je rozloženie zvaru na súčiastke asymetrické alebo je postup zvárania neprimeraný, zvar sa môže po ochladení ohnúť.
Uhlová deformácia
Uhlová deformácia je spôsobená asymetrickým tvarom prierezu zvaru alebo neprimeranými vrstvami zvaru. Napríklad pri zváraní T-spojov môže zmršťovanie na jednej strane zvaru spôsobiť, že rovina zvaru vytvorí priečnu zmršťovaciu deformáciu okolo zvaru v smere hrúbky.
Deformácia vĺn
Vlnová deformácia sa zvyčajne vyskytuje pri zváraní tenkých plechových konštrukcií. Keď je zvar nestabilný pod tlakovým napätím zvárania, môže sa po zváraní javiť ako zvlnený. Táto deformácia je bežnejšia pri zváraní tenkých plechových komponentov valčekových reťazí.

Mechanizmus vplyvu regulácie teploty na deformáciu zvárania
Vplyv regulácie teploty v procese zvárania na deformáciu zvárania sa prejavuje najmä v nasledujúcich aspektoch:
Tepelná rozťažnosť a kontrakcia
Počas zvárania sa teplota zvaru a okolitých oblastí zvyšuje a materiál sa rozťahuje. Po dokončení zvárania sa tieto oblasti ochladzujú a sťahujú, zatiaľ čo zmena teploty oblasti ďaleko od zvaru je malá a sťahovanie je tiež malé. Táto nerovnomerná tepelná rozťažnosť a sťahovanie spôsobí deformáciu zvaru. Reguláciou teploty zvárania je možné túto nerovnomernosť znížiť, a tým znížiť stupeň deformácie.
Tepelné namáhanie
Nerovnomerné rozloženie teploty počas zvárania spôsobuje tepelné napätie. Tepelné napätie je jednou z hlavných príčin deformácie zvárania. Keď je teplota zvárania príliš vysoká alebo rýchlosť chladenia príliš rýchla, tepelné napätie sa výrazne zvýši, čo vedie k väčšej deformácii.
Zvyškové napätie
Po dokončení zvárania zostáva vo vnútri zvaru určité množstvo napätia, ktoré sa nazýva zvyškové napätie. Zvyškové napätie je jedným z inherentných faktorov deformácie zvárania. Primeranou reguláciou teploty je možné znížiť vznik zvyškového napätia, a tým znížiť deformáciu zvárania.

Kontrolné opatrenia pre deformáciu zvárania
Na zníženie deformácie zvárania je možné okrem prísnej kontroly teploty zvárania prijať aj tieto opatrenia:
Rozumný návrh postupnosti zvárania
Postupnosť zvárania má veľký vplyv na deformáciu zvárania. Rozumná postupnosť zvárania môže účinne znížiť deformáciu zvárania. Napríklad pri dlhých zvaroch sa môže na zníženie akumulácie tepla a deformácie počas zvárania použiť metóda segmentovaného spätného zvárania alebo metóda preskakovacieho zvárania.
Metóda pevnej fixácie
Počas procesu zvárania sa môže na obmedzenie deformácie zvaru použiť metóda pevného upevnenia. Napríklad sa na upevnenie zvaru na mieste používa svorka alebo podpera, aby sa počas zvárania ľahko nedeformoval.
Metóda proti deformácii
Metóda proti deformácii spočíva v tom, že sa na zvar vopred aplikuje deformácia opačná ako je deformácia zvárania, aby sa kompenzovala deformácia vznikajúca počas zvárania. Táto metóda vyžaduje presný odhad a úpravu podľa zákona a stupňa deformácie zvárania.
Úprava po zváraní
Po zváraní môže byť zvarený prvok následne spracovaný, napríklad kladivovým opracovaním, vibrovaním alebo tepelným spracovaním, aby sa eliminovalo zvyškové napätie a deformácia vznikajúce počas zvárania.

Analýza prípadu: regulácia teploty a regulácia deformácie pri zváraní valčekových reťazí
Nasleduje skutočný prípad, ktorý ukazuje, ako zlepšiť kvalitu zvárania valčekových reťazí pomocou regulácie teploty a opatrení na kontrolu deformácie.
Pozadie
Spoločnosť vyrábajúca valčekové reťaze vyrába várku valčekových reťazí pre dopravníkové systémy, ktoré vyžadujú vysokú kvalitu zvárania a malú deformáciu zvárania. V počiatočnej fáze výroby sa v dôsledku nesprávnej kontroly teploty zvárania niektoré valčekové reťaze ohýbali a deformovali pod uhlom, čo ovplyvnilo kvalitu a životnosť výrobku.

Riešenie
Optimalizácia regulácie teploty:
Pred zváraním sa zváraná valčeková reťaz predhreje a teplota predhrievania sa stanoví na 150 ℃ podľa koeficientu tepelnej rozťažnosti materiálu a požiadaviek zváracieho procesu.
Počas procesu zvárania sú zvárací prúd a rýchlosť zvárania prísne kontrolované, aby sa zabezpečilo, že teplota zvárania je v príslušnom rozsahu.
Po zváraní sa zvarová časť dodatočne tepelne upraví a použije sa proces žíhania. Teplota sa reguluje na 650 ℃ a čas izolácie sa stanoví na 1 hodinu v závislosti od hrúbky valčekovej reťaze.
Opatrenia na kontrolu deformácie:
Na zváranie sa používa metóda segmentovaného spätného zvárania a dĺžka každej zvarovej sekcie je regulovaná do 100 mm, aby sa znížilo hromadenie tepla počas zvárania.
Počas zvárania je valčeková reťaz upevnená svorkou, aby sa zabránilo deformácii pri zváraní.
Po zváraní sa zváraná časť zatĺka kladivom, aby sa eliminovalo zvyškové napätie vznikajúce počas zvárania.

Výsledok
Vďaka vyššie uvedeným opatreniam sa výrazne zlepšila kvalita zvárania valčekovej reťaze. Deformácia zvárania sa účinne kontrolovala a výskyt ohybovej a uhlovej deformácie sa znížil o viac ako 80 %. Zároveň sa zaručila pevnosť a húževnatosť zváraných častí a životnosť výrobku sa predĺžila o 30 %.
Záver
Vplyv regulácie teploty na deformáciu počas zvárania valčekových reťazí je mnohostranný. Primeranou reguláciou teploty zvárania možno účinne znížiť deformáciu zvárania a zlepšiť kvalitu zvárania. Zároveň v kombinácii s primeraným postupom zvárania, metódou pevného upevnenia, metódou proti deformácii a opatreniami po zváraní možno ďalej optimalizovať zvárací účinok valčekových reťazí.