Vpliv nadzora temperature na deformacijo med varjenjem valjčnih verig
Uvod
V sodobni industriji,valjčna verigaje mehanska komponenta, ki se pogosto uporablja v prenosnih in transportnih sistemih. Njena kakovost in zmogljivost neposredno vplivata na učinkovitost delovanja in zanesljivost mehanske opreme. Varjenje je eden ključnih členov v proizvodnem procesu valjčnih verig, nadzor temperature med varjenjem pa ima ključno vlogo pri deformaciji valjčnih verig. Ta članek bo podrobno raziskal mehanizem vpliva nadzora temperature na deformacijo med varjenjem valjčnih verig, pogoste vrste deformacij in njihove nadzorne ukrepe, s ciljem zagotoviti tehnične reference za proizvajalce valjčnih verig in tudi podlago za nadzor kakovosti za mednarodne veleprodajne kupce.
Nadzor temperature med varjenjem valjčnih verig
Postopek varjenja je v bistvu postopek lokalnega segrevanja in hlajenja. Pri varjenju valjčnih verig se običajno uporabljajo obločno varjenje, lasersko varjenje in druge varilne tehnologije, te metode pa ustvarjajo visokotemperaturne vire toplote. Med varjenjem se temperatura zvara in okolice hitro dvigne in nato ohladi, medtem ko je sprememba temperature območja stran od zvara majhna. Ta neenakomerna porazdelitev temperature povzroči neenakomerno toplotno raztezanje in krčenje materiala, kar povzroči deformacijo.
Vpliv temperature varjenja na lastnosti materiala
Previsoka temperatura varjenja lahko povzroči pregrevanje materiala, zaradi česar postanejo njegova zrna groba, s čimer se zmanjšajo mehanske lastnosti materiala, kot sta trdnost in žilavost. Hkrati lahko previsoka temperatura povzroči tudi oksidacijo ali karbonizacijo površine materiala, kar vpliva na kakovost varjenja in kasnejšo obdelavo površine. Nasprotno pa lahko prenizka temperatura varjenja povzroči nezadostno varjenje, nezadostno trdnost zvara in celo napake, kot je neraztapljanje.
Metoda nadzora temperature varjenja
Za zagotovitev kakovosti varjenja je treba strogo nadzorovati temperaturo varjenja. Med običajne metode nadzora spadajo:
Predgrevanje: Predgrevanje delov valjčne verige, ki jih je treba variti, pred varjenjem lahko zmanjša temperaturni gradient med varjenjem in zmanjša toplotne obremenitve.
Nadzor temperature med plastmi: Pri večplastnem varjenju strogo nadzorujte temperaturo vsake plasti po varjenju, da preprečite pregrevanje ali prehlajenje.
Dodatna toplotna obdelava: Po končanem varjenju se varjeni deli ustrezno toplotno obdelajo, kot je žarjenje ali normalizacija, da se odpravijo preostale napetosti, ki nastanejo med varjenjem.
Vrste in vzroki varilnih deformacij
Varilna deformacija je neizogiben pojav v varilnem procesu, zlasti pri relativno kompleksnih komponentah, kot so valjčne verige. Glede na smer in obliko deformacije lahko varilno deformacijo razdelimo na naslednje vrste:
Vzdolžna in prečna deformacija zaradi krčenja
Med varjenjem se zvar in njegova okolica pri segrevanju razširita, pri ohlajanju pa skrčita. Zaradi krčenja v smeri varjenja in prečnega krčenja bo varjen spoj povzročil vzdolžno in prečno deformacijo krčenja. Ta deformacija je ena najpogostejših vrst deformacij po varjenju in jo je običajno težko popraviti, zato jo je treba pred varjenjem nadzorovati z natančnim rezanjem in rezerviranim dodatkom za krčenje.
Upogibna deformacija
Upogibna deformacija nastane zaradi vzdolžnega in prečnega krčenja zvara. Če je porazdelitev zvara na komponenti asimetrična ali če je zaporedje varjenja nerazumno, se lahko zvar po ohladitvi upogne.
Kotna deformacija
Kotno deformacijo povzroča asimetrična oblika prečnega prereza zvara ali nerazumno velike varilne plasti. Na primer, pri varjenju T-spojev lahko krčenje na eni strani zvara povzroči prečno deformacijo krčenja v smeri debeline varilne ravnine okoli zvara.
Deformacija valov
Valovna deformacija se običajno pojavi pri varjenju tankih ploščatih konstrukcij. Ko je varjenje pod tlačno napetostjo zaradi notranje napetosti varjenja nestabilno, je lahko po varjenju videti valovito. Ta deformacija je pogostejša pri varjenju tankih ploščatih komponent valjčnih verig.
Mehanizem vpliva nadzora temperature na deformacijo varjenja
Vpliv nadzora temperature v varilnem procesu na deformacijo varjenja se odraža predvsem v naslednjih vidikih:
Toplotno raztezanje in krčenje
Med varjenjem se temperatura zvara in okoliških območij dvigne, material pa se razširi. Ko je varjenje končano, se ta območja ohladijo in skrčijo, medtem ko je sprememba temperature območja, ki je oddaljeno od zvara, majhna in krčenje je prav tako majhno. To neenakomerno toplotno raztezanje in krčenje povzroči deformacijo zvara. Z nadzorom temperature varjenja je mogoče zmanjšati to neenakomernost in s tem stopnjo deformacije.
Toplotna obremenitev
Neenakomerna porazdelitev temperature med varjenjem povzroči toplotno napetost. Toplotna napetost je eden glavnih vzrokov za deformacije pri varjenju. Ko je temperatura varjenja previsoka ali je hitrost hlajenja prehitra, se toplotna napetost znatno poveča, kar povzroči večjo deformacijo.
Preostala napetost
Po končanem varjenju ostane v varjenem spoju določena količina napetosti, ki jo imenujemo preostala napetost. Preostala napetost je eden od inherentnih dejavnikov varilne deformacije. Z ustreznim nadzorom temperature je mogoče zmanjšati nastanek preostale napetosti in s tem zmanjšati varilno deformacijo.
Nadzorni ukrepi za deformacijo pri varjenju
Za zmanjšanje deformacije varjenja je poleg strogega nadzora temperature varjenja mogoče sprejeti tudi naslednje ukrepe:
Razumna zasnova varilnega zaporedja
Zaporedje varjenja ima velik vpliv na deformacijo varjenja. Razumno zaporedje varjenja lahko učinkovito zmanjša deformacijo varjenja. Na primer, pri dolgih varjenih spojih se lahko za zmanjšanje kopičenja toplote in deformacije med varjenjem uporabi metoda segmentnega zadnjega varjenja ali metoda preskočnega varjenja.
Metoda toge fiksacije
Med varjenjem se lahko za omejitev deformacije varjenega spoja uporabi metoda toge fiksacije. Na primer, za pritrditev varjenega spoja na mesto se uporabi sponka ali opora, tako da se med varjenjem ne deformira zlahka.
Metoda proti deformaciji
Metoda proti deformaciji je, da se na varjen spoj predhodno nanese deformacija, ki je nasprotna varilni deformaciji, da se izravna deformacija, ki nastane med varjenjem. Ta metoda zahteva natančno oceno in prilagoditev glede na zakon in stopnjo varilne deformacije.
Obdelava po varjenju
Po varjenju se lahko varjeni del ustrezno naknadno obdela, kot je kladivo, vibracije ali toplotna obdelava, da se odpravijo preostale napetosti in deformacije, ki nastanejo med varjenjem.
Analiza primera: nadzor temperature in nadzor deformacije varjenja valjčnih verig
Sledi resničen primer, ki prikazuje, kako izboljšati kakovost varjenja valjčnih verig z ukrepi za nadzor temperature in nadzor deformacije.
Ozadje
Podjetje za proizvodnjo valjčnih verig proizvaja serijo valjčnih verig za transportne sisteme, ki zahtevajo visoko kakovost varjenja in majhno deformacijo varjenja. V zgodnji proizvodnji so se zaradi neustreznega nadzora temperature varjenja nekatere valjčne verige upogibale in deformirale pod kotom, kar je vplivalo na kakovost in življenjsko dobo izdelka.
Rešitev
Optimizacija nadzora temperature:
Pred varjenjem se valjčna veriga, ki jo je treba variti, predhodno segreje, temperatura predgrevanja pa se določi na 150 ℃ glede na koeficient toplotnega raztezanja materiala in zahteve varilnega postopka.
Med varjenjem sta varilni tok in hitrost varjenja strogo nadzorovana, da se zagotovi, da je temperatura varjenja znotraj ustreznega območja.
Po varjenju se varjeni del toplotno obdela in se uporabi postopek žarjenja. Temperatura se nadzoruje na 650 ℃, čas izolacije pa je določen na 1 uro glede na debelino valjčne verige.
Ukrepi za nadzor deformacij:
Za varjenje se uporablja metoda segmentiranega zadnjega varjenja, dolžina vsakega varilnega odseka pa je nadzorovana znotraj 100 mm, da se zmanjša kopičenje toplote med varjenjem.
Med varjenjem je valjčna veriga pritrjena s spono, da se prepreči deformacija zaradi varjenja.
Po varjenju se varjeni del s kladivom zabije, da se odpravi preostala napetost, ki nastane med varjenjem.
Rezultat
Z zgoraj navedenimi ukrepi se je kakovost varjenja valjčne verige znatno izboljšala. Varilna deformacija je bila učinkovito nadzorovana, pojav upogibnih in kotnih deformacij pa se je zmanjšal za več kot 80 %. Hkrati sta bili zagotovljeni trdnost in žilavost varjenih delov, življenjska doba izdelka pa se je podaljšala za 30 %.
Zaključek
Vpliv nadzora temperature na deformacijo med varjenjem valjčnih verig je večplasten. Z razumnim nadzorom temperature varjenja je mogoče učinkovito zmanjšati deformacijo varjenja in izboljšati kakovost varjenja. Hkrati je mogoče v kombinaciji z razumnim zaporedjem varjenja, metodo toge pritrditve, metodo proti deformaciji in ukrepi za obdelavo po varjenju še dodatno optimizirati učinek varjenja valjčnih verig.
Čas objave: 9. julij 2025