Анализа утицаја деформације заваривања на век трајања ваљкастог ланца од замора
Увод
Као важна основна компонента која се широко користи у разним механичким системима преноса и транспорта, перформансе и век трајањаваљкасти ланацимају виталан утицај на поузданост и ефикасност рада целе опреме. Међу многим факторима који утичу на заморни век ваљкастог ланца, деформација заваривања је важан аспект који се не може игнорисати. Овај чланак ће детаљно истражити механизам утицаја, степен утицаја и одговарајуће контролне мере деформације заваривања на заморни век ваљкастог ланца, са циљем да помогне стручњацима у сродним индустријама да боље разумеју овај проблем, како би предузели ефикасне мере за побољшање квалитета и поузданости ваљкастог ланца, продужење његовог века трајања и обезбеђивање стабилног рада механичког система.
1. Структура и принцип рада ваљкастог ланца
Ваљкасти ланац се обично састоји од основних компоненти као што су унутрашња плоча ланца, спољашња плоча ланца, осовина клина, чаура и ваљак. Његов принцип рада је пренос снаге и кретања кроз преплитање зубаца ваљка и ланчаника. Током процеса преноса, различите компоненте ваљкастог ланца су изложене сложеним напрезањима, укључујући затезно напрезање, напрезање савијања, контактно напрезање и ударно оптерећење. Понављано деловање ових напрезања ће изазвати оштећење ваљкастог ланца услед замора и на крају утицати на његов век трајања услед замора.
2. Узроци деформације заваривања
У процесу производње ваљкастих ланаца, заваривање је кључни поступак који се користи за повезивање спољне плоче ланца са осовином и другим компонентама. Међутим, деформација заваривања је неизбежна у процесу заваривања. Главни разлози укључују:
Унос топлоте при заваривању: Током заваривања, висока температура коју генерише лук узроковаће локално и брзо загревање завара, што доводи до ширења материјала. Током процеса хлађења након заваривања, завар ће се скупљати. Због неједнаких брзина загревања и хлађења подручја заваривања и околних материјала, стварају се напрезања и деформације при заваривању.
Ограничење крутости завара: Ако завар није крут током процеса заваривања, већа је вероватноћа да ће се деформисати под дејством напона заваривања. На пример, приликом заваривања неких танких спољних плоча ланца, ако нема одговарајуће стезаљке за њихово фиксирање, плоча ланца се може савити или увити након заваривања.
Неразуман редослед заваривања: Неразуман редослед заваривања довешће до неравномерне расподеле напона заваривања, што ће заузврат погоршати степен деформације заваривања. На пример, код вишеслојног заваривања, ако се заваривање не изврши исправним редоследом, неки делови завара могу бити изложени прекомерном напону заваривања и деформисати се.
Неправилни параметри заваривања: Неправилна подешавања параметара као што су струја заваривања, напон и брзина заваривања такође могу изазвати деформацију заваривања. На пример, ако је струја заваривања превелика, заварени спој ће се прегрејати, што ће повећати унос топлоте, што ће резултирати већом деформацијом заваривања; ако је брзина заваривања преспора, подручје заваривања ће остати предуго, што ће такође повећати унос топлоте и изазвати деформацију.
3. Механизам утицаја деформације заваривања на век трајања ваљкастог ланца од замора
Ефекат концентрације напона: Деформација заваривања ће изазвати локалну концентрацију напона у компонентама као што је спољна плоча ланца ваљкастог ланца. Ниво напона у подручју концентрације напона је много већи него у другим деловима. Под дејством наизменичног напона, ова подручја су склонија стварању пукотина услед замора. Када се пукотина услед замора једном појави, она ће наставити да се шири под дејством напона, што ће на крају довести до ломљења спољне плоче ланца, што ће довести до отказа ваљкастог ланца и смањења његовог века трајања од замора. На пример, дефекти заваривања као што су удубљења и подкопавања на спољној плочи ланца након заваривања формираће извор концентрације напона, убрзавајући стварање и ширење пукотина услед замора.
Одступање геометријског облика и проблеми са подударањем: Деформација заваривања може проузроковати одступања у геометрији ваљкастог ланца, што доводи до његове нескладности са другим компонентама као што су ланчаници. На пример, деформација савијања спољашње карике може утицати на укупну тачност корака ваљкастог ланца, узрокујући лоше зацепљење између ваљка и зубаца ланчаника. Током процеса преноса, ово лоше зацепљење ће генерисати додатна ударна оптерећења и напрезања савијања, погоршавајући оштећења услед замора различитих компоненти ваљкастог ланца, чиме се смањује век трајања од замора.
Промене у својствима материјала: Висока температура током заваривања и накнадни процес хлађења изазваће промене у својствима материјала подручја заваривања. С једне стране, материјал у зони утицаја топлоте заваривања може доживети грубљење зрна, очвршћавање итд., што резултира смањеном жилавошћу и пластичношћу материјала и склоношћу кртом лому под оптерећењем од замора. С друге стране, заостали напон генерисан деформацијом заваривања биће наметнут радном напону, додатно погоршавајући стање напона материјала, убрзавајући акумулацију оштећења од замора и тиме утичући на век трајања ваљкастог ланца.
4. Анализа утицаја деформације заваривања на век трајања ваљкастих ланаца до замора
Експериментална истраживања: Кроз велики број експерименталних студија, утицај деформације заваривања на век трајања ваљкастих ланаца може се квантитативно анализирати. На пример, истраживачи су спровели тестове века трајања на замор ваљкастих ланаца са различитим степенима деформације заваривања и открили да када деформација заваривања спољашње карике пређе одређену границу, век трајања на замор ваљкастог ланца ће бити значајно смањен. Експериментални резултати показују да фактори као што су концентрација напона и промене својстава материјала изазване деформацијом заваривања скратити век трајања на замор ваљкастог ланца за 20% – 50%. Конкретан степен утицаја зависи од тежине деформације заваривања и радних услова ваљкастог ланца.
Анализа нумеричке симулације: Уз помоћ метода нумеричке симулације, као што је анализа коначних елемената, утицај деформације заваривања на век трајања ваљкастог ланца може се детаљније проучити. Успостављањем модела коначних елемената ваљкастог ланца, узимајући у обзир факторе као што су промене геометријског облика, расподела заосталог напона и промене својстава материјала изазване деформацијом заваривања, симулира се и анализира расподела напона и ширење заморних пукотина ваљкастог ланца под оптерећењем од замора. Резултати нумеричке симулације су међусобно верификовани са експерименталним истраживањем, додатно разјашњавајући механизам и степен утицаја деформације заваривања на век трајања ваљкастог ланца од замора и пружајући теоријску основу за оптимизацију процеса заваривања и структурног дизајна ваљкастог ланца.
5. Мере за контролу деформације заваривања и побољшање века трајања ваљкастог ланца од замора
Оптимизујте процес заваривања:
Изаберите одговарајући метод заваривања: Различите методе заваривања имају различите карактеристике уноса топлоте и утицаја топлоте. На пример, у поређењу са електролучним заваривањем, заваривање у заштитној гасној режији има предности ниског уноса топлоте, велике брзине заваривања и мале деформације заваривања. Стога, напредне методе заваривања као што је заваривање у заштитној гасној режији треба дати предност при заваривању ваљкастих ланаца како би се смањила деформација заваривања.
Разумно подешавање параметара заваривања: У складу са материјалом, величином и другим факторима ваљкастог ланца, струја заваривања, напон, брзина заваривања и други параметри се прецизно контролишу како би се избегла деформација заваривања узрокована прекомерним или премалим параметрима заваривања. На пример, под претпоставком осигурања квалитета заваривања, струја и напон заваривања могу се одговарајуће смањити како би се смањио унос топлоте заваривања и тиме смањила деформација заваривања.
Користите одговарајући редослед заваривања: За структуре ваљкастих ланаца са вишеструким пролазима заваривања, редослед заваривања треба да буде разумно распоређен тако да се напон заваривања може равномерно распоредити и да се смањи локална концентрација напона. На пример, редослед заваривања симетричним заваривањем и сегментираним задњим заваривањем може ефикасно контролисати деформацију заваривања.
Примена причвршћивача: Пројектовање и коришћење одговарајућих причвршћивача је кључно за контролу деформације заваривања ваљкастих ланаца. Пре заваривања, заварени део се чврсто фиксира у исправном положају помоћу причвршћивача како би се ограничило његово кретање и деформација током заваривања. На пример, коришћењем методе круте фиксације и применом одговарајуће силе стезања на оба краја спољашње плоче ланца, може се ефикасно спречити деформација савијања током заваривања. Истовремено, након заваривања, причвршћивач се такође може користити за корекцију завара како би се додатно смањила деформација заваривања.
Термичка обрада и корекција након заваривања: Термичка обрада након заваривања може елиминисати заостале напоне при заваривању и побољшати својства материјала у подручју заваривања. На пример, правилно жарење ваљкастог ланца може рафинисати зрна материјала у подручју заваривања, смањити тврдоћу и заостале напоне материјала и побољшати његову жилавост и отпорност на замор. Поред тога, за ваљкасте ланце који су већ произвели деформацију заваривања, механичка корекција или корекција пламена може се користити да би се вратио у облик близак пројектованом и смањио утицај одступања геометријског облика на век трајања од замора.
6. Закључак
Деформација заваривања има значајан утицај на век трајања ваљкастих ланаца од замора. Концентрација напона, одступања геометријског облика и проблеми са подударањем, као и промене својстава материјала које то генерише, убрзаће оштећења ваљкастих ланаца услед замора и смањиће њихов век трајања. Стога, у процесу производње ваљкастих ланаца, морају се предузети ефикасне мере за контролу деформације заваривања, као што су оптимизација технологије заваривања, коришћење причвршћивача, вршење термичке обраде и корекције након заваривања итд. Применом ових мера, квалитет и поузданост ваљкастих ланаца могу се значајно побољшати, а њихов век трајања од замора може се продужити, чиме се обезбеђује стабилан рад механичких преносних и транспортних система и пружа снажна подршка производњи и развоју повезаних индустрија.
Време објаве: 04.06.2025.