Hur man minskar kvarvarande spänning i rullkedjan efter svetsning
I produktions- och tillverkningsprocessen för rullkedjor är svetsning en viktig process. Det finns dock ofta kvarvarande spänningar i rullkedjorna efter svetsning. Om effektiva åtgärder inte vidtas för att minska dem kommer det att ha många negativa effekter på kedjans kvalitet och prestanda.rullkedja, såsom att minska dess utmattningshållfasthet, vilket orsakar deformation och till och med brott, vilket påverkar rullkedjans normala användning och livslängd i olika mekaniska utrustningar. Därför är det mycket viktigt att noggrant studera och behärska metoderna för att minska kvarvarande spänningar vid svetsning av rullkedjor.
1. Orsaker till kvarvarande stress
Under svetsprocessen kommer den svetsade delen av rullkedjan att utsättas för ojämn uppvärmning och kylning. Under svetsningen stiger temperaturen på svetsen och det omgivande området snabbt, och metallmaterialet expanderar; och under kylningsprocessen begränsas metallens sammandragning i dessa områden av den omgivande ouppvärmda metallen, vilket genererar kvarvarande svetsspänning.
Begränsningsförhållandena under svetsning kommer också att påverka storleken och fördelningen av restspänningen. Om rullkedjan är mycket begränsad under svetsning, det vill säga graden av fast eller begränsad deformation är stor, kommer restspänningen som orsakas av oförmågan att krympa fritt att öka i motsvarande grad under kylningsprocessen efter svetsning.
Faktorerna hos själva metallmaterialet kan inte ignoreras. Olika material har olika termiska fysikaliska och mekaniska egenskaper, vilket leder till olika termisk expansion, kontraktion och sträckgräns hos materialen under svetsning, vilket påverkar genereringen av restspänningar. Till exempel har vissa höghållfasta legeringsstål hög sträckgräns och är benägna att generera stora restspänningar under svetsning.
2. Metoder för att minska kvarvarande spänningar vid rullkedjesvetsning
(I) Optimera svetsprocessen
Arrangera svetssekvensen på ett rimligt sätt: Vid svetsning av rullkedjor bör svetsar med stor krympning svetsas först, och svetsar med liten krympning bör svetsas senare. Detta gör att svetsen krymper lättare under svetsningen, vilket minskar den kvarvarande spänningen som orsakas av svetsens begränsade krympning. Till exempel, vid svetsning av de inre och yttre kedjeplattorna på en rullkedja, svetsas den inre kedjeplattan först, och sedan svetsas den yttre kedjeplattan efter att den svalnat, så att svetsen på den inre kedjeplattan inte begränsas för mycket av den yttre kedjeplattan vid krympning.
Använd lämpliga svetsmetoder och parametrar: Olika svetsmetoder har olika restspänningar på rullkedjor. Till exempel kan gasskyddad svetsning minska den värmepåverkade zonen i viss utsträckning jämfört med vissa traditionella svetsmetoder på grund av dess koncentrerade bågvärme och höga termiska verkningsgrad, vilket minskar restspänningen. Samtidigt är det också viktigt att rimligt välja parametrar som svetsström, spänning och svetshastighet. För hög svetsström leder till för hög svetspenetration och för hög värmetillförsel, vilket gör att svetsfogen överhettas och ökar restspänningen. Lämpliga svetsparametrar kan göra svetsprocessen mer stabil, minska svetsfel och därmed minska restspänningen.
Kontrollera mellanskiktstemperaturen: Vid svetsning av rullkedjor i flera lager och flera svetspassager är kontroll av mellanskiktstemperaturen en effektiv åtgärd för att minska kvarvarande spänningar. Lämplig mellanskiktstemperatur kan hålla metallen i svetsen och den värmepåverkade zonen i god plasticitet under svetsprocessen, vilket bidrar till krympning av svetsen och spänningsutlösning. Generellt sett bör mellanskiktstemperaturen bestämmas enligt egenskaperna hos de material som används i rullkedjan och svetsprocessens krav, och temperaturen under svetsprocessen bör mätas och kontrolleras för att säkerställa att mellanskiktstemperaturen ligger inom lämpligt intervall.
(II) Vidta lämpliga åtgärder för förvärmning och eftervärmning vid svetsning
Förvärmning: Innan rullkedjan svetsas kan förvärmning av svetsstycket effektivt minska svetsrestspänningen. Förvärmning kan minska temperaturskillnaden i svetsfogen och göra temperaturfördelningen i svetsstycket mer jämn under svetsningen, vilket minskar termisk spänning orsakad av temperaturgradienten. Dessutom kan förvärmning också öka svetsstyckets initialtemperatur, minska temperaturskillnaden mellan svetsgodset och basmaterialet, förbättra svetsfogens prestanda, minska uppkomsten av svetsfel och därmed minska restspänningen. Bestämningen av förvärmningstemperaturen bör baseras på rullkedjans materials sammansättning, tjocklek, svetsmetod och omgivningstemperatur.
Eftervärmning: Eftervärmebehandling efter svetsning, det vill säga dehydrogeneringsbehandling, är också ett viktigt sätt att minska restspänningen vid rullkedjesvetsning. Eftervärmebehandling uppvärmer vanligtvis svetsstycket till cirka 250-350 ℃ omedelbart efter att svetsningen är avslutad och kyls sedan ner till en viss temperatur, och kyls sedan långsamt ner efter att ha hållits varm under en viss tid. Huvudfunktionen för eftervärmning är att påskynda diffusionen och frisläppandet av väteatomer i svetsen och den värmepåverkade zonen, minska vätehalten i svetsstycket och därigenom minska risken för väteinducerad spänningskorrosion, och även bidra till att lindra restspänningar vid svetsning. Eftervärmebehandling är särskilt viktig för svetsning av vissa höghållfasta stål och tjockväggiga rullkedjor.
(III) Utför värmebehandling efter svetsning
Övergripande högtemperaturanlöpning: Placera hela rullkedjan i en värmeugn, värm den långsamt till cirka 600-700 ℃, håll den varm under en viss tid och kyl den sedan till rumstemperatur med ugnen. Denna övergripande högtemperaturanlöpningsbehandling kan effektivt eliminera kvarvarande spänningar i rullkedjan, vanligtvis kan 80%-90% av kvarvarande spänningar elimineras. Temperaturen och tiden för högtemperaturanlöpningen bör kontrolleras noggrant enligt faktorer som material, storlek och prestandakrav för rullkedjan för att säkerställa värmebehandlingseffekt och kvalitet. Övergripande högtemperaturanlöpning kräver dock större värmebehandlingsutrustning och behandlingskostnaden är relativt hög, men för vissa rullkedjeprodukter med strikta krav på kvarvarande spänningar är det en idealisk metod för att eliminera kvarvarande spänningar.
Lokal högtemperaturanlöpning: När rullkedjan är stor eller har en komplex form, och den övergripande högtemperaturanlöpningen är svår, kan lokal högtemperaturanlöpning användas. Lokal högtemperaturanlöpning innebär att endast svetsen på rullkedjan och det lokala området i närheten värms upp för att eliminera kvarvarande spänningar i området. Jämfört med den övergripande högtemperaturanlöpningen har lokal högtemperaturanlöpning relativt lägre utrustningskrav och bearbetningskostnader, men dess effekt att eliminera kvarvarande spänningar är inte lika grundlig som den övergripande högtemperaturanlöpningen. Vid lokal högtemperaturanlöpning bör uppmärksamhet ägnas åt uppvärmningsområdets enhetlighet och kontrollen av uppvärmningstemperaturen för att undvika ny spänningskoncentration eller andra kvalitetsproblem orsakade av lokal överhettning eller ojämn temperatur.
(IV) Mekanisk sträckningsmetod
Den mekaniska sträckningsmetoden går ut på att applicera en dragkraft på rullkedjan efter svetsning för att orsaka plastisk deformation, varigenom den tryckande kvarvarande deformationen som genereras under svetsprocessen kompenseras och syftet att minska kvarvarande spänning uppnås. I faktisk drift kan speciell sträckutrustning användas för att ställa in lämplig dragkraft och sträckhastighet enligt rullkedjans specifikationer och prestandakrav för att jämnt sträcka rullkedjan. Denna metod har en god effekt på vissa rullkedjeprodukter som kräver exakt storlekskontroll och eliminering av kvarvarande spänning, men den måste vara utrustad med motsvarande sträckutrustning och professionella operatörer, och har vissa krav på produktionsplatser och processförhållanden.
(V) Temperaturskillnadssträckningsmetod
Grundprincipen för temperaturskillnadssträckningsmetoden är att använda temperaturskillnaden som genereras av lokal uppvärmning för att orsaka dragdeformation i svetsområdet, vilket minskar kvarvarande spänningar. Den specifika operationen är att använda en acetylenbrännare för att värma varje sida av rullkedjesvetsen, och samtidigt använda ett vattenrör med en rad hål för att spruta vatten för kylning på ett visst avstånd bakom brännaren. På så sätt bildas ett högtemperaturområde på båda sidor av svetsen, medan temperaturen i svetsområdet är låg. Metallen på båda sidor expanderar på grund av värme och sträcker svetsområdet med en lägre temperatur, vilket uppnår syftet att eliminera en del av svetsrestspänningen. Utrustningen för temperaturskillnadssträckningsmetoden är relativt enkel och lätt att använda. Den kan flexibelt tillämpas på byggarbetsplatsen eller produktionsplatsen, men dess effekt av att eliminera kvarvarande spänningar påverkas i hög grad av parametrar som uppvärmningstemperatur, kylhastighet och vattensprutningsavstånd. Den måste kontrolleras och justeras noggrant enligt faktiska förhållanden.
(VI) Vibrationsåldringsbehandling
Vibrationsåldringsbehandling använder effekten av vibrationsmekanisk energi för att få rullkedjan att resonera, så att restspänningen inuti arbetsstycket homogeniseras och minskas. Rullkedjan placeras på en speciell vibrationsåldringsutrustning, och exciterns frekvens och amplitud justeras för att få rullkedjan att resonera inom en viss tidsperiod. Under resonansprocessen kommer metallkornen inuti rullkedjan att glida och omorganiseras, mikrostrukturen förbättras och restspänningen minskar gradvis. Vibrationsåldringsbehandling har fördelarna med enkel utrustning, kort bearbetningstid, låg kostnad, hög effektivitet etc., och påverkar inte rullkedjans ytkvalitet. Därför har den använts i stor utsträckning vid rullkedjeproduktion. Generellt sett kan vibrationsåldringsbehandling eliminera cirka 30%–50% av restspänningen från rullkedjesvetsning. För vissa rullkedjeprodukter som inte kräver särskilt hög restspänning är vibrationsåldringsbehandling en ekonomisk och effektiv metod för att eliminera restspänning.
(VII) Hamringsmetod
Hamringsmetoden är en enkel och vanligt förekommande metod för att minska kvarvarande svetsspänningar. Efter att rullkedjan är svetsad, när svetstemperaturen är 100–150 ℃ eller över 400 ℃, använd en liten hammare för att jämnt slå på svetsen och dess angränsande områden för att orsaka lokal plastisk deformation av metallen och därigenom minska kvarvarande spänningar. Det bör noteras att under hamringsprocessen bör den undvikas i temperaturintervallet 200–300 ℃, eftersom metallen är i ett sprött stadium vid denna tidpunkt, och hamring kan lätt orsaka sprickbildning i svetsen. Dessutom bör kraften och frekvensen av hamringen vara måttlig och bör justeras enligt faktorer som rullkedjans tjocklek och svetsstorleken för att säkerställa hamringseffekten och kvaliteten. Hamringsmetoden är vanligtvis lämplig för vissa små, enkla rullkedjesvetsar. För stora eller komplexa rullkedjesvetsar kan effekten av hamringsmetoden vara begränsad och behöver användas i kombination med andra metoder.
3. Hur man väljer en lämplig metod för att minska restspänning
I den faktiska produktionen, beroende på rullkedjans olika situationer och krav, är det nödvändigt att noggrant överväga fördelar och nackdelar, tillämpningsområde, kostnad och andra faktorer för olika metoder för reducering av restspänning för att välja en lämplig behandlingsmetod. Till exempel, för vissa högprecisions-, höghållfasta och tjockväggiga rullkedjor kan övergripande högtemperaturanlöpning vara det bästa valet; medan vibrationsåldringsbehandling eller hamringsmetod för vissa stora partier och enkla former av rullkedjor effektivt kan minska produktionskostnaderna och förbättra produktionseffektiviteten. Samtidigt, när man väljer en metod för att minska restspänning, är det också nödvändigt att fullt ut beakta rullkedjans användningsmiljö och arbetsförhållanden för att säkerställa att den metod som används kan uppfylla rullkedjans prestandakrav och kvalitetsstandarder i faktisk användning.
4. Minskningen av kvarvarande spänningars roll för att förbättra rullkedjornas kvalitet och prestanda
Att minska kvarvarande svetsspänningar kan avsevärt förbättra utmattningshållfastheten hos rullkedjor. När kvarvarande dragspänning i rullkedjan minskas eller elimineras, minskas den faktiska spänningsnivån den utsätts för under drift i motsvarande grad, vilket minskar risken för brottskador orsakade av initiering och expansion av utmattningssprickor och förlänger rullkedjans livslängd.
Det bidrar till att förbättra rullkedjans dimensionsstabilitet och formnoggrannhet. För hög kvarvarande spänning kan orsaka att rullkedjan deformeras under användning, vilket påverkar dess matchningsnoggrannhet med kedjehjul och andra komponenter, och därmed påverkar den normala driften av mekanisk utrustning. Genom att minska kvarvarande spänning kan rullkedjan bibehålla god dimensionsstabilitet och formnoggrannhet under användning, och förbättra transmissionens tillförlitlighet och noggrannhet.
Det kan minska tendensen till spänningskorrosion hos rullkedjor i korrosiva miljöer. Kvarvarande dragspänning ökar rullkedjornas känslighet för spänningskorrosion i korrosiva medier, och att minska kvarvarande spänning kan effektivt minska denna risk, förbättra rullkedjornas korrosionsbeständighet i tuffa miljöer och bredda deras användningsområde.
Publiceringstid: 30 juni 2025