Како смањити заостали напон ваљкастог ланца након заваривања

Како смањити заостали напон ваљкастог ланца након заваривања
У процесу производње и израде ваљкастих ланаца, заваривање је кључни процес. Међутим, често ће постојати заостали напон у ваљкастом ланцу након заваривања. Ако се не предузму ефикасне мере за његово смањење, то ће имати многе негативне последице по квалитет и перформансе.ваљкасти ланац, као што је смањење његове чврстоће на замор, узроковање деформације, па чак и лома, што утиче на нормалну употребу и век трајања ваљкастих ланаца у разним механичким уређајима. Стога је веома важно детаљно проучити и савладати методе за смањење заосталог напрезања заваривања ваљкастих ланаца.

1. Узроци заосталог напрезања
Током процеса заваривања, део ваљкастог ланца који се заварује биће изложен неравномерном загревању и хлађењу. Током заваривања, температура завара и околног подручја брзо расте, а метални материјал се шири; а током процеса хлађења, скупљање метала у овим подручјима је ограничено околним незагрејаним металом, што ствара заостали напон заваривања.
Услови ограничења током заваривања такође ће утицати на величину и расподелу заосталог напона. Ако је ваљкасти ланац веома ограничен током заваривања, односно степен фиксне или ограничене деформације је велики, онда ће се током процеса хлађења након заваривања заостали напон изазван немогућношћу слободног скупљања такође сходно томе повећати.
Фактори самог металног материјала не могу се занемарити. Различити материјали имају различита термичка, физичка и механичка својства, што ће довести до различитог термичког ширења, скупљања и границе течења материјала током заваривања, што утиче на стварање заосталог напона. На пример, неки легирани челици високе чврстоће имају високу границу течења и склони су стварању великог заосталог напона током заваривања.

2. Методе за смањење заосталог напона код заваривања ваљкастих ланаца

(I) Оптимизујте процес заваривања

Разумно организовати редослед заваривања: Код заваривања ваљкастих ланаца, завари са великим скупљањем треба прво заварити, а завари са малим скупљањем треба касније. Ово омогућава завару да се слободније скупља током заваривања, смањујући заостали напон изазван ограниченим скупљањем завара. На пример, приликом заваривања унутрашње и спољашње ланчане плоче ваљкастог ланца, прво се завари унутрашња ланчана плоча, а затим се завари спољашња ланчана плоча након што се охлади, тако да завар унутрашње ланчане плоче није превише ограничен спољашњом ланчаном плочом приликом скупљања.

Користите одговарајуће методе и параметре заваривања: Различите методе заваривања имају различите заостале напоне на ваљкастим ланцима. На пример, заваривање у заштитној гасној струји може донекле смањити зону утицаја топлоте у поређењу са неким традиционалним методама заваривања због концентрисане топлоте лука и високе термичке ефикасности, чиме се смањује заостали напон. Истовремено, такође је кључно разумно одабрати параметре као што су струја заваривања, напон и брзина заваривања. Прекомерна струја заваривања довешће до прекомерног продирања завара и прекомерног уноса топлоте, што ће проузроковати прегревање завареног споја и повећање заосталог напона; док одговарајући параметри заваривања могу учинити процес заваривања стабилнијим, смањити недостатке заваривања и тиме смањити заостали напон.
Контрола температуре међуслоја: Приликом заваривања ваљкастих ланаца у више слојева и више пролаза, контрола температуре међуслоја је ефикасна мера за смањење заосталог напрезања. Одговарајућа температура међуслоја може одржати метал завара и зоне утицаја топлоте у доброј пластичности током процеса заваривања, што погодује скупљању завара и ослобађању напрезања. Генерално, температуру међуслоја треба одредити према својствима материјала који се користе у ваљкастом ланцу и захтевима процеса заваривања, а температуру током процеса заваривања треба мерити и контролисати како би се осигурало да је температура међуслоја у одговарајућем опсегу.
(II) Усвојите одговарајуће мере претходног и накнадног загревања заваривања
Предгревање: Пре заваривања ваљкастог ланца, предгревање завара може ефикасно смањити заостали напон заваривања. Предгревање може смањити температурну разлику завареног споја и учинити расподелу температуре завара равномернијом током заваривања, чиме се смањује термички напон изазван температурним градијентом. Поред тога, предгревање такође може повећати почетну температуру завара, смањити температурну разлику између метала завара и основног материјала, побољшати перформансе завареног споја, смањити стварање дефеката заваривања и тиме смањити заостали напон. Одређивање температуре предгревања треба да се заснива на саставу, дебљини, начину заваривања и температури околине материјала ваљкастог ланца.
Накнадно загревање: Накнадна термичка обрада након заваривања, односно третман дехидрогенацијом, такође је једно од важних средстава за смањење заосталог напона код заваривања ваљкастих ланаца. Накнадна термичка обрада обично загрева заварени спој на око 250-350℃ одмах након завршетка заваривања и хлађења на одређену температуру, а затим се полако хлади након што се загреје током одређеног временског периода. Главна функција накнадног загревања је убрзавање дифузије и изласка атома водоника у завареном споју и зони утицаја топлоте, смањење садржаја водоника у завареном споју, чиме се смањује могућност пуцања услед корозије под напоном изазване водоником, а такође помаже у смањењу заосталог напона код заваривања. Накнадна термичка обрада је посебно важна за заваривање неких високочврстих челика и дебелозидних ваљкастих ланаца.
(III) Извршити термичку обраду након заваривања
Свеукупно отпуштање на високој температури: Ставите цео ланац ваљка у пећ за грејање, полако га загрејте на око 600-700℃, држите га топлим одређени временски период, а затим га охладите на собну температуру помоћу пећи. Ова свеукупна обрада отпуштања на високој температури може ефикасно елиминисати заостали напон у ланцу ваљка, обично се може елиминисати 80%-90% заосталог напона. Температура и време отпуштања на високој температури треба да буду прецизно контролисани у складу са факторима као што су материјал, величина и захтеви за перформансе ланца ваљка како би се осигурао ефекат и квалитет термичке обраде. Међутим, свеукупна обрада отпуштања на високој температури захтева већу опрему за термичку обраду и трошкови обраде су релативно високи, али за неке производе ланаца ваљка са строгим захтевима за заостали напон, то је идеална метода за елиминисање заосталог напона.
Локално отпуштање на високој температури: Када је ваљкасти ланац великог димензија или сложеног облика, а целокупно отпуштање на високој температури је тешко, може се користити локално отпуштање на високој температури. Локално отпуштање на високој температури служи за загревање само завара ваљкастог ланца и локалног подручја у близини њега како би се елиминисао заостали напон у том подручју. У поређењу са целокупним отпуштањем на високој температури, локално отпуштање на високој температури има релативно ниже захтеве за опремом и трошкове обраде, али његов ефекат елиминисања заосталог напона није тако темељан као код целокупног отпуштања на високој температури. Приликом локалног отпуштања на високој температури, треба обратити пажњу на уједначеност подручја загревања и контролу температуре загревања како би се избегла нова концентрација напона или други проблеми са квалитетом узроковани локалним прегревањем или неравномерном температуром.
(IV) Метод механичког истезања
Метода механичког истезања је примена затезне силе на ланац ваљка након заваривања како би се изазвала пластична деформација, чиме се компензује компресивна преостала деформација настала током процеса заваривања и постиже циљ смањења заосталог напрезања. У стварном раду, посебна опрема за истезање може се користити за подешавање одговарајуће затезне силе и брзине истезања у складу са спецификацијама и захтевима перформанси ланца ваљка како би се ланац ваљка равномерно истезао. Ова метода има добар ефекат на неке производе ланаца ваљка којима је потребна прецизна контрола величине и елиминација заосталог напрезања, али је потребно да буде опремљена одговарајућом опремом за истезање и професионалним оператерима, и има одређене захтеве за производна места и услове процеса.
(V) Метода истезања температурне разлике
Основни принцип методе истезања температурном разликом је коришћење температурне разлике генерисане локалним загревањем за изазивање затезне деформације у подручју завара, чиме се смањује заостали напон. Специфична операција је употреба оксиацетиленског горионика за загревање сваке стране завара ваљкастог ланца, а истовремено се користи водоводна цев са низом рупа за прскање воде ради хлађења на одређеној удаљености иза горионика. На овај начин, подручје високе температуре се формира са обе стране завара, док је температура подручја завара ниска. Метал са обе стране се шири због топлоте и истеже подручје завара са нижом температуром, чиме се постиже циљ елиминисања неких заосталих напона заваривања. Опрема за метод истезања температурном разликом је релативно једноставна и лака за руковање. Може се флексибилно применити на градилишту или производном месту, али на њен ефекат елиминисања заосталих напона у великој мери утичу параметри као што су температура загревања, брзина хлађења и удаљеност прскања воде. Потребно је прецизно контролисати и подешавати према стварним условима.
(VI) Третман старења вибрацијама
Обрада вибрационим старењем користи ефекат механичке енергије вибрација да би се ланац ваљка резоновао, тако да се заостали напон унутар радног предмета хомогенизује и смањи. Ланац ваљка се поставља на посебну опрему за вибрационо старење, а фреквенција и амплитуда побуђивача се подешавају како би се ланац ваљка резоновао у одређеном временском периоду. Током процеса резонанције, метална зрна унутар ланца ваљка ће клизити и преуређивати, микроструктура ће се побољшати, а заостали напон ће се постепено смањивати. Обрада вибрационим старењем има предности једноставне опреме, кратког времена обраде, ниске цене, високе ефикасности итд., и неће утицати на квалитет површине ланца ваљка. Стога се широко користи у производњи ланаца ваљка. Генерално говорећи, обрада вибрационим старењем може елиминисати око 30% - 50% заосталог напона заваривања ланаца ваљка. За неке производе ланаца ваљка којима није потребан посебно висок заостали напон, обрада вибрационим старењем је економична и ефикасна метода за елиминисање заосталог напона.
(VII) Метода чекићања
Метода чекићања је једноставна и често коришћена метода за смањење заосталог напона при заваривању. Након заваривања ваљкастог ланца, када је температура заваривања 100 – 150℃ или изнад 400℃, користите мали чекић да равномерно ударите по завару и суседним подручјима како бисте изазвали локалну пластичну деформацију метала, чиме се смањује заостали напон. Треба напоменути да током процеса чекићања треба избегавати температурни опсег од 200 – 300℃, јер је метал у овом тренутку у кртој фази, а чекићање може лако изазвати пуцање завара. Поред тога, сила и учесталост чекићања треба да буду умерене и треба их прилагодити факторима као што су дебљина ваљкастог ланца и величина завара како би се осигурао ефекат и квалитет чекићања. Метода чекићања је обично погодна за неке мале, једноставне заварене конструкције ваљкастих ланаца. За велике или сложене заварене конструкције ваљкастих ланаца, ефекат методе чекићања може бити ограничен и потребно је користити је у комбинацији са другим методама.

3. Како одабрати одговарајућу методу за смањење заосталог напрезања
У стварној производњи, у складу са различитим ситуацијама и захтевима ваљкастог ланца, неопходно је свеобухватно размотрити предности и мане, обим примене, трошкове и друге факторе различитих метода смањења заосталог напона како би се изабрала одговарајућа метода обраде. На пример, за неке високопрецизне, високочврсте, дебелозидне ваљкасте ланце, опште отпуштање на високој температури може бити најбољи избор; док за неке велике серије и једноставне облике ваљкастих ланаца, обрада вибрационим старењем или метода чекићања могу ефикасно смањити трошкове производње и побољшати ефикасност производње. Истовремено, при избору методе за смањење заосталог напона, потребно је у потпуности узети у обзир и услове употребе и радне услове ваљкастог ланца како би се осигурало да усвојена метода може да испуни захтеве перформанси и стандарде квалитета ваљкастог ланца у стварној употреби.
4. Улога смањења заосталог напрезања у побољшању квалитета и перформанси ваљкастих ланаца
Смањење заосталог напона заваривања може значајно побољшати чврстоћу на замор ваљкастих ланаца. Када се заостали затезни напон у ваљкастом ланцу смањи или елиминише, стварни ниво напона који он подноси током рада се сходно томе смањује, чиме се смањује ризик од лома изазваног настанком и ширењем заморних пукотина и продужава век трајања ваљкастог ланца.
Помаже у побољшању димензионалне стабилности и тачности облика ваљкастог ланца. Прекомерни заостали напон може проузроковати деформацију ваљкастог ланца током употребе, утичући на његову тачност подударања са ланчаницима и другим компонентама, и тиме утичући на нормалан рад механичке опреме. Смањењем заосталог напона, ваљкасти ланац може одржати добру димензионалну стабилност и тачност облика током употребе, и побољшати поузданост и тачност преноса.
Може смањити тенденцију ка пуцању услед корозије под напоном код ваљкастих ланаца у корозивним срединама. Заостали затезни напон ће повећати осетљивост ваљкастих ланаца на пуцање услед корозије под напоном у корозивним срединама, а смањење заосталог напона може ефикасно смањити овај ризик, побољшати отпорност ваљкастих ланаца на корозију у тешким срединама и проширити њихов опсег примене.