Вплив контролю температури на деформацію під час зварювання роликових ланцюгів
Вступ
У сучасній промисловості,роликовий ланцюг– це механічний компонент, який широко використовується в системах передачі та конвеєра. Його якість та продуктивність безпосередньо впливають на ефективність роботи та надійність механічного обладнання. Зварювання є однією з ключових ланок у процесі виробництва роликових ланцюгів, а контроль температури під час зварювання має життєво важливий вплив на деформацію роликових ланцюгів. У цій статті буде детально досліджено механізм впливу контролю температури на деформацію під час зварювання роликових ланцюгів, поширені типи деформації та заходи їх контролю, з метою надання технічних довідок виробникам роликових ланцюгів, а також забезпечення основи для контролю якості для міжнародних оптових покупців.
Контроль температури під час зварювання роликових ланцюгів
Процес зварювання, по суті, є процесом локального нагрівання та охолодження. У зварюванні роликовими ланцюгами зазвичай використовується дугове зварювання, лазерне зварювання та інші технології зварювання, і ці методи зварювання генерують високотемпературні джерела тепла. Під час зварювання температура зварного шва та навколишньої області швидко підвищується, а потім охолоджується, тоді як зміна температури області, віддаленої від зварного шва, невелика. Цей нерівномірний розподіл температури спричиняє нерівномірне теплове розширення та стиснення матеріалу, що призводить до деформації.
Вплив температури зварювання на властивості матеріалу
Надмірно висока температура зварювання може призвести до перегріву матеріалу, укрупнення його зерен, тим самим знижуючи механічні властивості матеріалу, такі як міцність і в'язкість. Водночас надмірно висока температура також може спричинити окислення або карбонізацію поверхні матеріалу, що впливає на якість зварювання та подальшу обробку поверхні. Навпаки, занадто низька температура зварювання може призвести до недостатнього зварювання, недостатньої міцності шва і навіть до дефектів, таких як несварювання.
Спосіб контролю температури зварювання
Для забезпечення якості зварювання необхідно суворо контролювати температуру зварювання. Загальні методи контролю включають:
Попередній нагрів: Попередній нагрів деталей роликового ланцюга, що зварюються, перед зварюванням може зменшити градієнт температури під час зварювання та зменшити термічне напруження.
Контроль температури міжшарового зварювання: У процесі багатошарового зварювання суворо контролюйте температуру кожного шару після зварювання, щоб уникнути перегріву або переохолодження.
Післятермічна обробка: Після завершення зварювання зварювальні деталі піддаються відповідній термічній обробці, такій як відпал або нормалізація, для усунення залишкових напружень, що утворюються під час зварювання.
Види та причини деформації зварювання
Деформація зварювання є неминучим явищем у процесі зварювання, особливо у відносно складних компонентах, таких як роликові ланцюги. За напрямком та формою деформації деформацію зварювання можна розділити на такі типи:
Поздовжня та поперечна деформація усадки
Під час зварювання зварний шов та навколишні його ділянки розширюються при нагріванні та стискаються при охолодженні. Через усадку в напрямку зварювання та поперечну усадку зварний шов спричиняє поздовжню та поперечну усадку. Ця деформація є одним з найпоширеніших типів деформації після зварювання та зазвичай її важко виправити, тому її необхідно контролювати шляхом точного вирізання та резервування припуску на усадку перед зварюванням.
Деформація згину
Деформація згину спричинена поздовжнім та поперечним усадженням зварного шва. Якщо розподіл зварного шва на деталі асиметричний або послідовність зварювання нераціональна, зварний виріб може зігнутися після охолодження.
Кутова деформація
Кутова деформація спричинена асиметричною формою поперечного перерізу зварного шва або нерозумними шарами зварювання. Наприклад, при зварюванні таврового з'єднання усадка з одного боку шва може призвести до поперечної усадкової деформації площини зварного шва навколо шва в напрямку товщини.
Деформація хвилі
Хвильова деформація зазвичай виникає під час зварювання тонких пластинчастих конструкцій. Коли зварний елемент нестабільний під дією стискаючого напруження, що виникає внаслідок внутрішнього напруження зварювання, він може виглядати хвилястим після зварювання. Ця деформація частіше зустрічається під час зварювання тонкопластичних компонентів роликових ланцюгів.
Механізм впливу контролю температури на деформацію зварювання
Вплив контролю температури в процесі зварювання на деформацію зварювання головним чином відображається в таких аспектах:
Теплове розширення та стиснення
Під час зварювання температура зварного шва та навколишніх ділянок підвищується, а матеріал розширюється. Після завершення зварювання ці ділянки охолоджуються та стискаються, тоді як зміна температури ділянки, віддаленої від зварного шва, невелика, як і стиснення. Це нерівномірне теплове розширення та стиснення призведе до деформації зварного шва. Контролюючи температуру зварювання, можна зменшити цю нерівномірність, тим самим зменшуючи ступінь деформації.
Термічний стрес
Нерівномірний розподіл температури під час зварювання створює термічне напруження. Термічне напруження є однією з основних причин деформації зварювання. Коли температура зварювання занадто висока або швидкість охолодження занадто швидка, термічне напруження значно зростає, що призводить до більшої деформації.
Залишкове напруження
Після завершення зварювання всередині зварного шва залишатиметься певна напруга, яка називається залишковим напруженням. Залишкове напруження є одним із невід'ємних факторів деформації зварювання. Завдяки розумному контролю температури можна зменшити утворення залишкового напруження, тим самим зменшуючи деформацію зварювання.
Заходи контролю деформації зварювання
Для зменшення деформації зварювання, окрім суворого контролю температури зварювання, також можна вжити таких заходів:
Розумна конструкція послідовності зварювання
Послідовність зварювання має великий вплив на деформацію зварювання. Розумна послідовність зварювання може ефективно зменшити деформацію зварювання. Наприклад, для довгих зварних швів можна використовувати метод сегментованого зворотного зварювання або метод пропускного зварювання, щоб зменшити накопичення тепла та деформацію під час зварювання.
Метод жорсткої фіксації
Під час зварювання для обмеження деформації зварної конструкції може бути використаний метод жорсткої фіксації. Наприклад, для фіксації зварної конструкції на місці використовується затискач або опора, щоб вона не деформувалася під час зварювання.
Метод боротьби з деформацією
Метод запобігання деформації полягає у попередньому застосуванні до зварного елемента деформації, протилежної деформації зварювання, щоб компенсувати деформацію, що виникає під час зварювання. Цей метод вимагає точної оцінки та коригування відповідно до закону та ступеня деформації зварювання.
Післязварювальна обробка
Після зварювання зварну деталь можна належним чином обробити, наприклад, ковкати молотком, вібрацією або термічно обробити, щоб усунути залишкові напруження та деформації, що виникають під час зварювання.
Аналіз випадку: контроль температури зварювання роликових ланцюгів та контроль деформації
Нижче наведено реальний випадок, який показує, як покращити якість зварювання роликових ланцюгів за допомогою контролю температури та заходів контролю деформації.
Передісторія
Компанія з виробництва роликових ланцюгів виготовляє партію роликових ланцюгів для конвеєрних систем, що вимагає високої якості зварювання та малої деформації зварювання. На ранніх етапах виробництва, через неправильний контроль температури зварювання, деякі роликові ланцюги згиналися та деформувалися під кутом, що впливало на якість та термін служби продукції.
Рішення
Оптимізація контролю температури:
Перед зварюванням роликовий ланцюг, що зварюється, попередньо нагрівають, а температура попереднього нагрівання визначається на рівні 150 ℃ відповідно до коефіцієнта теплового розширення матеріалу та вимог процесу зварювання.
Під час зварювання зварювальний струм та швидкість зварювання суворо контролюються, щоб забезпечити відповідність температури зварювання.
Після зварювання зварювальна деталь піддається подальшій термічній обробці та відпалу. Температура контролюється на рівні 650℃, а час ізоляції визначається як 1 година залежно від товщини роликового ланцюга.
Заходи контролю деформації:
Для зварювання використовується метод сегментованого зворотного зварювання, а довжина кожної зварювальної секції контролюється в межах 100 мм, щоб зменшити накопичення тепла під час зварювання.
Під час процесу зварювання роликовий ланцюг фіксується затискачем, щоб запобігти деформації зварювання.
Після зварювання зварювальну деталь заковтують молотком, щоб усунути залишкову напругу, що утворюється під час зварювання.
Результат
Завдяки вищезазначеним заходам якість зварювання роликового ланцюга була значно покращена. Деформація зварювання була ефективно контрольована, а частота деформації згину та кутової деформації зменшена більш ніж на 80%. Водночас гарантована міцність і жорсткість зварних деталей, а термін служби виробу подовжено на 30%.
Висновок
Вплив контролю температури на деформацію під час зварювання роликових ланцюгів є багатогранним. Завдяки розумному контролю температури зварювання можна ефективно зменшити деформацію зварювання та покращити якість зварювання. Водночас, у поєднанні з розумною послідовністю зварювання, методом жорсткого кріплення, методом запобігання деформації та заходами післязварювальної обробки, можна ще більше оптимізувати зварювальний ефект роликового ланцюга.
Час публікації: 09 липня 2025 р.