Deformacija varjenja valjčnih verig: vzroki, posledice in rešitve
I. Uvod
V proizvodnem procesu valjčnih verig je deformacija pri varjenju pogosta tehnična težava. Za neodvisne postaje za valjčne verige, ki se soočajo z mednarodnimi veleprodajnimi kupci, je zelo pomembno, da to vprašanje podrobno raziščejo. Mednarodni kupci imajo stroge zahteve glede kakovosti in natančnosti izdelkov. Zagotoviti morajo, da bodo valjčne verige, ki jih kupijo, ohranile odlično delovanje in zanesljivo kakovost v različnih scenarijih uporabe. Obvladovanje ustreznega znanja o deformaciji pri varjenju valjčnih verig bo pripomoglo k izboljšanju kakovosti izdelkov, povečanju konkurenčnosti na mednarodnem trgu, zadovoljevanju potreb kupcev in širitvi poslovanja v tujini.
II. Definicija in vzroki deformacije pri varjenju valjčnih verig
(I) Definicija
Varilna deformacija se nanaša na pojav, pri katerem oblika in velikost valjčne verige odstopata od konstrukcijskih zahtev zaradi neenakomernega raztezanja in krčenja zvara in okoliških kovinskih materialov med varjenjem valjčne verige zaradi lokalnega segrevanja pri visoki temperaturi in poznejšega hlajenja. Ta deformacija vpliva na splošno delovanje in uporabnost valjčne verige.
(II) Vzroki
Toplotni vpliv
Med varjenjem visoka temperatura, ki jo ustvarja oblok, povzroči hitro segrevanje kovine v varu in okolici, kar znatno spremeni fizikalne lastnosti materiala. Na primer, zmanjšana meja tečenja, povečan koeficient toplotnega raztezanja itd. Kovine v različnih delih se neenakomerno segrevajo, se različno širijo in po ohlajanju sočasno krčijo, kar povzroči varilne napetosti in deformacije. Na primer, pri varjenju verižne plošče valjčne verige se območje blizu varu segreje bolj in se bolj razširi, območje daleč od varu pa se segreje manj in se manj razširi, kar po ohlajanju povzroči deformacijo.
Nerazumna razporeditev varjenja
Če je razporeditev varov asimetrična ali neenakomerno porazdeljena, se bo toplota med varjenjem koncentrirala v eno smer ali lokalno območje, zaradi česar bo konstrukcija neenakomerno toplotno obremenjena in bo to povzročilo deformacijo. Na primer, zvari na nekaterih delih valjčne verige so gosti, medtem ko so zvari na drugih delih redki, kar lahko po varjenju zlahka povzroči neenakomerno deformacijo.
Nepravilno zaporedje varjenja
Neracionalno zaporedje varjenja povzroči neenakomeren dovod toplote pri varjenju. Ko se prvi varjeni del ohladi in skrči, bo to omejilo pozneje varjeni del, kar bo povzročilo večjo napetost in deformacijo pri varjenju. Na primer, pri varjenju valjčnih verig z več zvari, če se najprej zvarijo zvari v območju koncentracije napetosti, bo nadaljnje varjenje zvarov na drugih delih povzročilo večjo deformacijo.
Nezadostna togost plošče
Ko je plošča valjčne verige tanka ali je skupna togost nizka, je odpornost proti deformacijam pri varjenju šibka. Pod vplivom toplotnih obremenitev pri varjenju se lahko pojavijo deformacije, kot sta upogibanje in zvijanje. Na primer, nekatere tanke plošče, ki se uporabljajo v lahkih valjčnih verigah, se zlahka deformirajo, če med varjenjem niso pravilno podprte in pritrjene.
Nerazumni parametri varilnega procesa
Nepravilna nastavitev procesnih parametrov, kot so varilni tok, napetost in hitrost varjenja, bo vplivala na dovod toplote pri varjenju. Prekomeren tok in napetost bosta povzročila prekomerno segrevanje in povečala deformacijo varjenja; prenizka hitrost varjenja pa bo povzročila tudi lokalno koncentracijo toplote, kar bo poslabšalo deformacijo. Na primer, uporaba prevelikega varilnega toka za varjenje valjčne verige bo povzročila pregrevanje zvara in okoliške kovine, deformacija pa bo po ohladitvi huda.
III. Vpliv deformacije pri varjenju valjčnih verig
(I) Vpliv na delovanje valjčne verige
Zmanjšana življenjska doba zaradi utrujenosti
Varilna deformacija povzroči preostale napetosti znotraj valjčne verige. Te preostale napetosti se prekrivajo z delovnimi napetostmi, ki jim je valjčna veriga izpostavljena med uporabo, kar pospeši utrujenost materiala. Utrujenostna življenjska doba valjčne verige se v normalnih pogojih uporabe skrajša in pogosteje se pojavijo težave, kot so lom plošče verige in odlaganje valjev, kar vpliva na njeno zanesljivost in varnost.
Zmanjšana nosilnost
Po deformaciji se geometrija in velikost ključnih delov valjčne verige, kot sta verižna plošča in zatič, spremenita, porazdelitev napetosti pa je neenakomerna. Pri obremenitvi se lahko pojavi koncentracija napetosti, kar zmanjša skupno nosilnost valjčne verige. To lahko povzroči, da valjčna veriga med delovanjem prezgodaj odpove in ne doseže nosilnosti, ki jo zahteva zasnova.
Vpliv na natančnost verižnega prenosa
Ko se v prenosnem sistemu uporablja valjčna veriga, deformacija zaradi varjenja zmanjša natančnost ujemanja med členi verige, zato bo povezava med verigo in zobnikom nenatančna. To bo povzročilo zmanjšano stabilnost in natančnost verižnega prenosa, hrup, vibracije in druge težave, ki bodo vplivale na delovanje in življenjsko dobo celotnega prenosnega sistema.
(II) Vpliv na proizvodnjo
Povečani proizvodni stroški
Po deformaciji z varjenjem je treba valjčno verigo popraviti, popraviti itd., kar dodaja dodatne postopke ter stroške delovne sile in materiala. Hkrati se lahko močno deformirane valjčne verige neposredno zavržejo, kar povzroči izgubo surovin in povečane proizvodne stroške.
Zmanjšana učinkovitost proizvodnje
Ker je treba deformirano valjčno verigo obdelati, to neizogibno vpliva na napredek proizvodnje in zmanjšuje učinkovitost proizvodnje. Poleg tega lahko obstoj težav z deformacijo pri varjenju povzroči povečanje stopnje okvarjenih izdelkov med proizvodnim procesom, kar zahteva pogoste zaustavitve za odpravljanje težav, kar dodatno vpliva na učinkovitost proizvodnje.
Vpliv na doslednost kakovosti izdelkov
Varilne deformacije je težko nadzorovati, kar povzroča neenakomerno kakovost in slabo konsistenco proizvedenih valjčnih verig. To ne prispeva k zagotavljanju kakovosti izdelkov in ugleda blagovne znamke za podjetja, ki proizvajajo valjčne verige v velikem obsegu, poleg tega pa je težko izpolniti zahteve mednarodnih veleprodajnih kupcev glede stabilnosti kakovosti izdelkov.
IV. Metode nadzora deformacije varjenja valjčnih verig
(I) Oblikovanje
Optimizirajte postavitev varjenja
V fazi načrtovanja valjčne verige morajo biti varjeni spoji razporejeni čim bolj simetrično, število in položaj varjenih spojev pa morata biti razumno porazdeljena. Izogibajte se prekomerni koncentraciji ali asimetriji varjenih spojev, da zmanjšate neenakomerno porazdelitev toplote med varjenjem ter zmanjšate napetost in deformacije pri varjenju. Na primer, simetrična konstrukcija verižne plošče enakomerno porazdeli varjene spoje na obeh straneh verižne plošče, kar lahko učinkovito zmanjša deformacije pri varjenju.
Izberite ustrezno obliko utora
Glede na strukturo in material valjčne verige izberite razumno obliko in velikost utora. Ustrezen utor lahko zmanjša količino polnjenja zvarne kovine, zmanjša vnos toplote pri varjenju in s tem zmanjša deformacijo pri varjenju. Na primer, pri debelejših ploščah valjčne verige lahko utori v obliki črke V ali utore v obliki črke U učinkovito nadzorujejo deformacijo pri varjenju.
Povečajte strukturno togost
Da bi izpolnili zahteve glede uporabe valjčnih verig, je treba ustrezno povečati debelino ali prečni prerez komponent, kot so verižne plošče in valji, da se izboljša togost konstrukcije. Izboljšajte njeno odpornost na varilne deformacije. Na primer, dodajanje ojačitvenih reber delom, ki se zlahka deformirajo, lahko učinkovito zmanjša varilne deformacije.
(II) Postopek varjenja
Uporabite ustrezne metode varjenja
Različne metode varjenja ustvarjajo različne stopnje toplote in varilne deformacije. Za varjenje valjčnih verig se lahko izberejo metode varjenja s koncentrirano toploto, ki jih je enostavno nadzorovati, kot sta varjenje v zaščitni plinski atmosferi in lasersko varjenje. Varjenje v zaščitni plinski atmosferi lahko učinkovito zmanjša vpliv zraka na varilno območje in zagotovi kakovost varjenja. Hkrati je toplota relativno koncentrirana, kar lahko zmanjša varilne deformacije; lasersko varjenje ima večjo gostoto energije, hitro varjenje, majhno območje vpliva toplote in lahko znatno zmanjša varilne deformacije.
Optimizirajte varilne parametre
Glede na material, debelino, strukturo in druge dejavnike valjčne verige ustrezno prilagodite procesne parametre, kot so varilni tok, napetost in hitrost varjenja. Izogibajte se prekomernemu ali nezadostnemu dovodu toplote zaradi nepravilnih nastavitev parametrov in nadzorujte deformacijo varjenja. Na primer, za tanjše plošče valjčne verige uporabite manjši varilni tok in višjo hitrost varjenja, da zmanjšate dovod toplote in zmanjšate deformacijo varjenja.
Razumno razporedite zaporedje varjenja
Za enakomerno porazdelitev varilne toplote in zmanjšanje napetosti in deformacij pri varjenju uporabite razumno zaporedje varjenja. Na primer, pri valjčnih verigah z več zvari uporabite simetrično varjenje, segmentno varjenje in druga zaporedja, najprej zvarite dele z manjšo napetostjo in nato dele z večjo napetostjo, kar lahko učinkovito nadzoruje deformacijo pri varjenju.
Uporabite ukrepe za predgrevanje in počasno hlajenje
Predgrevanje valjčne verige pred varjenjem lahko zmanjša temperaturni gradient varjenega spoja in zmanjša toplotne napetosti med varjenjem. Počasno hlajenje ali ustrezna toplotna obdelava po varjenju lahko odpravi nekaj preostale napetosti pri varjenju in zmanjša deformacije pri varjenju. Temperaturo predgrevanja in metodo počasnega hlajenja je treba določiti glede na material in zahteve varilnega postopka valjčne verige.
(III) Pripomočki za orodje
Uporabite trdne pritrdilne elemente
Med varjenjem valjčnih verig se uporabljajo togi pritrdilni elementi za trdno pritrditev varjenega dela v ustreznem položaju, da se omeji njegova deformacija med varjenjem. Na primer, za pritrditev verižnih plošč, valjev in drugih delov valjčne verige na varilno ploščo se uporabi objemka, da se zagotovi stabilnost in natančnost varjenega dela med varjenjem ter zmanjša deformacija pri varjenju.
Uporabite pozicijsko varjenje
Pred formalnim varjenjem izvedite pozicijsko varjenje, da začasno pritrdite različne dele varjenja v pravilen položaj. Dolžina varjenja in razmik pozicijskega varjenja morata biti razumno nastavljena, da se zagotovi stabilnost varjenja med varjenjem. Varilni materiali in procesni parametri, uporabljeni za pozicijsko varjenje, morajo biti skladni s tistimi za formalno varjenje, da se zagotovi kakovost in trdnost pozicijskega varjenja.
Uporaba varilnih napeljav z vodnim hlajenjem
Za nekatere valjčne verige z visokimi zahtevami glede varilne deformacije se lahko uporabijo vodno hlajene varilne naprave. Med varjenjem naprava odvaja toploto s kroženjem vode, znižuje temperaturo varjenega spoja in zmanjšuje varilno deformacijo. Na primer, pri varjenju ključnih delov valjčne verige lahko uporaba vodno hlajenih naprav učinkovito nadzoruje varilno deformacijo.
V. Analiza primera
Vzemimo za primer podjetje za proizvodnjo valjčnih verig. Ko je podjetje izdelalo serijo visokokakovostnih valjčnih verig za izvoz na mednarodni trg, je naletelo na resne težave z deformacijami pri varjenju, kar je povzročilo nizko stopnjo kvalifikacije izdelkov, povečane proizvodne stroške, zamude pri dobavi in tveganje pritožb mednarodnih strank in odpovedi naročil.
Da bi rešili to težavo, je podjetje najprej začelo z vidika načrtovanja, optimiziralo postavitev varov, da bi bil var bolj simetričen in razumen; hkrati je izbralo ustrezno obliko utorov, da bi zmanjšalo količino polnjenja zvarne kovine. Kar zadeva tehnologijo varjenja, je podjetje uporabilo napredne metode varjenja v zaščitni plinski atmosferi, optimiziralo parametre varjenja in razumno razporedilo zaporedje varjenja glede na material in strukturne značilnosti valjčne verige. Poleg tega so bile izdelane posebne toge pritrdilne naprave in vodno hlajene varilne naprave, ki zagotavljajo stabilnost med varjenjem in zmanjšujejo deformacije pri varjenju.
Po izvedbi vrste ukrepov je bila varilna deformacija valjčne verige učinkovito nadzorovana, stopnja kvalifikacije izdelka se je povečala s prvotnih 60 % na več kot 95 %, proizvodni stroški so se zmanjšali za 30 %, dobava mednarodnih naročil pa je bila opravljena pravočasno, s čimer si je pridobil zadovoljstvo in zaupanje strank ter še dodatno utrdil svoj položaj na mednarodnem trgu.
VI. Zaključek
Deformacija valjčnih verig pri varjenju je kompleksen, a rešljiv problem. Z globokim razumevanjem njenih vzrokov in posledic ter uporabo učinkovitih metod nadzora je mogoče znatno zmanjšati deformacijo pri varjenju, izboljšati kakovost izdelkov in delovanje valjčnih verig ter izpolniti stroge zahteve mednarodnih veleprodajnih kupcev. Pri gradnji in obratovanju neodvisnih postaj za valjčne verige bi morala podjetja biti pozorna na problem deformacije pri varjenju, nenehno optimizirati proizvodne procese in tehnologije, povečati mednarodno konkurenčnost izdelkov in razširiti delež na tujih trgih.
V prihodnjem razvoju se pričakuje, da bo z nenehnim napredkom varilne tehnologije in uporabo novih materialov problem deformacije pri varjenju valjčnih verig bolje rešen. Hkrati bi morala podjetja okrepiti sodelovanje in izmenjavo z mednarodnimi strankami in znanstvenoraziskovalnimi ustanovami, biti na tekočem z najnovejšimi trendi v industriji in zahtevami trga, spodbujati tehnološke inovacije in razvoj izdelkov valjčnih verig ter zagotavljati bolj kakovostne, učinkovite in zanesljive izdelke valjčnih verig za svetovni trg.
Čas objave: 21. maj 2025