Деформація зварювання роликового ланцюга: причини, наслідки та способи усунення
I. Вступ
У процесі виробництва роликових ланцюгів деформація зварювання є поширеною технічною проблемою. Для незалежних станцій виробництва роликових ланцюгів, які стикаються з міжнародними оптовими покупцями, дуже важливо глибоко дослідити це питання. Міжнародні покупці мають суворі вимоги до якості та точності продукції. Вони повинні гарантувати, що роликові ланцюги, які вони купують, можуть підтримувати відмінну продуктивність та надійну якість у різних сценаріях застосування. Оволодіння відповідними знаннями про деформацію зварювання роликових ланцюгів допоможе покращити якість продукції, підвищити конкурентоспроможність на міжнародному ринку, задовольнити потреби покупців та розширити закордонний бізнес.
II. Визначення та причини деформації зварювання роликових ланцюгів
(I) Визначення
Деформація зварювання — це явище, при якому форма та розмір роликового ланцюга відхиляються від проектних вимог через нерівномірне розширення та стиснення зварного шва та навколишніх металевих матеріалів під час процесу зварювання роликового ланцюга внаслідок локального нагрівання при високій температурі та подальшого охолодження. Ця деформація впливає на загальну продуктивність та експлуатаційний ефект роликового ланцюга.
(II) Причини
Тепловий вплив
Під час зварювання висока температура, що створюється дугою, призводить до швидкого нагрівання металу в шві та навколишньої зони, що значно змінює фізичні властивості матеріалу. Такі як зниження межі текучості, збільшення коефіцієнта теплового розширення тощо. Метали в різних частинах нагріваються нерівномірно, розширюються по-різному та синхронно стискаються після охолодження, що призводить до зварювальних напружень та деформацій. Наприклад, при зварюванні ланцюгових пластин роликового ланцюга область поблизу шва нагрівається більше та розширюється більше, тоді як область, далека від шва, нагрівається менше та розширюється менше, що призводить до деформації після охолодження.
Необґрунтоване розташування зварних швів
Якщо розташування зварних швів асиметричне або нерівномірно розподілене, тепло під час процесу зварювання буде зосереджено в одному напрямку або локальній області, що призведе до нерівномірного термічного напруження конструкції, що призведе до деформації. Наприклад, зварні шви в деяких частинах роликового ланцюга щільні, тоді як в інших частинах вони розріджені, що може легко призвести до нерівномірної деформації після зварювання.
Неправильна послідовність зварювання
Нераціональна послідовність зварювання призведе до нерівномірного підведення тепла до зварювання. Коли перша зварена деталь охолоджується та стискається, це обмежуватиме деталь, що зварюється пізніше, що призведе до більших зварювальних напружень та деформації. Наприклад, під час зварювання роликових ланцюгів з кількома зварними швами, якщо першими зварюються зварні шви в зоні концентрації напружень, то наступне зварювання зварних швів в інших деталях призведе до більшої деформації.
Недостатня жорсткість пластини
Коли пластина роликового ланцюга тонка або загальна жорсткість низька, здатність протистояти деформації зварювання слабка. Під дією термічного напруження зварювання схильні до таких деформацій, як вигин та скручування. Наприклад, деякі тонкі пластини, що використовуються в легких роликових ланцюгах, легко деформуються, якщо їх належним чином не підтримувати та не закріплювати під час процесу зварювання.
Необґрунтовані параметри процесу зварювання
Неправильне налаштування параметрів процесу, таких як зварювальний струм, напруга та швидкість зварювання, вплине на підведення тепла до зварювання. Надмірний струм та напруга спричинять надмірне нагрівання та збільшення деформації зварювання; тоді як занадто низька швидкість зварювання також призведе до локальної концентрації тепла, що посилить деформацію. Наприклад, використання занадто великого зварювального струму для зварювання роликового ланцюга призведе до перегріву зварного шва та навколишнього металу, а деформація буде значною після охолодження.
III. Вплив деформації зварювання роликового ланцюга
(I) Вплив на продуктивність роликового ланцюга
Зменшений термін служби
Деформація зварювання спричиняє залишкові напруження всередині роликового ланцюга. Ці залишкові напруження накладаються на робочі напруження, яким піддається роликовий ланцюг під час використання, прискорюючи втомний руйнування матеріалу. Термін служби роликового ланцюга за нормальних умов використання скорочується, і схильні до виникнення таких проблем, як поломка пластини ланцюга та знесення роликів, що впливає на його надійність та безпеку.
Знижена несуча здатність
Після деформації геометрія та розмір ключових частин роликового ланцюга, таких як ланцюгова пластина та штифтовий вал, змінюються, а розподіл напружень стає нерівномірним. Під час навантаження на роликовий ланцюг схильна до концентрації напружень, що знижує загальну несучу здатність ланцюга. Це може призвести до передчасного виходу з ладу ланцюга під час експлуатації та невідповідності несучої здатності, що вимагається конструкцією.
Вплив на точність ланцюгової передачі
Коли в системі передачі використовується роликовий ланцюг, деформація зварювання зменшить точність з'єднання ланок ланцюга, а зачеплення між ланцюгом і зірочкою буде неточним. Це призведе до зниження стабільності та точності ланцюгової передачі, шуму, вібрації та інших проблем, що впливають на продуктивність та термін служби всієї системи передачі.
(II) Вплив на виробництво
Збільшення виробничих витрат
Після деформації зварюванням роликовий ланцюг потребує корекції, ремонту тощо, що додає додаткових процесів, витрат на робочу силу та матеріали. Водночас, сильно деформовані роликові ланцюги можуть бути безпосередньо утилізовані, що призводить до втрат сировини та збільшення виробничих витрат.
Зниження ефективності виробництва
Оскільки деформований роликовий ланцюг потребує обробки, це неминуче вплине на хід виробництва та знизить його ефективність. Крім того, існування проблем із деформацією зварювання може призвести до збільшення кількості бракованої продукції під час виробничого процесу, що вимагатиме частих зупинок для вирішення проблем, що ще більше позначиться на ефективності виробництва.
Вплив на стабільність якості продукції
Деформацію зварювання важко контролювати, що призводить до нерівномірної якості та низької стабільності вироблених роликових ланцюгів. Це не сприяє забезпеченню якості продукції та іміджу бренду для компаній, які виробляють роликові ланцюги у великих масштабах, а також важко задовольнити вимоги міжнародних оптових покупців щодо стабільності якості продукції.
IV. Методи контролю деформації зварювання роликових ланцюгів
(I) Дизайн
Оптимізація схеми зварювання
На етапі проектування роликового ланцюга зварні шви повинні бути розташовані максимально симетрично, а їх кількість та розташування повинні бути розподілені розумно. Уникайте надмірної концентрації або асиметрії зварних швів, щоб зменшити нерівномірний розподіл тепла під час зварювання та зменшити напругу та деформацію зварювання. Наприклад, симетрична конструкція ланцюгової пластини використовується для рівномірного розподілу зварних швів з обох боків ланцюгової пластини, що може ефективно зменшити деформацію зварювання.
Виберіть відповідну форму канавки
Відповідно до структури та матеріалу роликового ланцюга, оберіть форму та розмір канавки розумно. Відповідна канавка може зменшити кількість заповнення зварним металом, зменшити підведення тепла під час зварювання та, таким чином, зменшити деформацію зварювання. Наприклад, для товстіших пластин роликового ланцюга V-подібні або U-подібні канавки можуть ефективно контролювати деформацію зварювання.
Збільшення жорсткості конструкції
Щоб відповідати вимогам використання роликових ланцюгів, необхідно відповідно збільшити товщину або площу поперечного перерізу компонентів, таких як ланцюгові пластини та ролики, щоб покращити жорсткість конструкції. Підвищити її здатність протистояти деформації зварювання. Наприклад, додавання підсилювальних ребер до деталей, які легко деформуються, може ефективно зменшити деформацію зварювання.
(II) Процес зварювання
Використовуйте відповідні методи зварювання
Різні методи зварювання генерують різний ступінь нагрівання та деформації зварювання. Для зварювання роликових ланцюгів можна вибрати методи зварювання з концентрованим нагріванням та легкі в управлінні, такі як зварювання в середовищі захисного газу та лазерне зварювання. Зварювання в середовищі захисного газу може ефективно зменшити вплив повітря на зону зварювання та забезпечити якість зварювання. Водночас тепло відносно концентроване, що може зменшити деформацію зварювання; лазерне зварювання має вищу щільність енергії, високу швидкість зварювання, малу зону термічного впливу та може значно зменшити деформацію зварювання.
Оптимізація параметрів зварювання
Відповідно до матеріалу, товщини, структури та інших факторів роликового ланцюга, обґрунтовано регулюйте параметри процесу, такі як зварювальний струм, напруга та швидкість зварювання. Уникайте надмірного або недостатнього підведення тепла через неправильне налаштування параметрів та контролюйте деформацію зварювання. Наприклад, для тонших пластин роликового ланцюга використовуйте менший зварювальний струм та вищу швидкість зварювання, щоб зменшити підведення тепла та зменшити деформацію зварювання.
Розмірковуйте послідовність зварювання
Використовуйте розумну послідовність зварювання для рівномірного розподілу тепла зварювання та зменшення зварювальних напруг і деформацій. Наприклад, для роликових ланцюгів з кількома зварними швами використовуйте симетричне зварювання, сегментоване зварювання та інші послідовності, спочатку зварюйте деталі з меншою напругою, а потім зварюйте деталі з більшою напругою, що може ефективно контролювати деформацію зварювання.
Використовуйте заходи попереднього нагрівання та повільного охолодження
Попередній нагрів роликового ланцюга перед зварюванням може зменшити градієнт температури зварного з'єднання та зменшити термічне напруження під час зварювання. Повільне охолодження або відповідна термічна обробка після зварювання можуть усунути деякі залишкові напруження зварювання та зменшити деформацію зварювання. Температуру попереднього нагріву та метод повільного охолодження слід визначати відповідно до матеріалу та вимог процесу зварювання роликового ланцюга.
(III) Пристосування для інструментів
Використовуйте жорсткі кріпильні елементи
Під час зварювання роликових ланцюгів використовуються жорсткі кріпильні елементи для надійного закріплення зварної конструкції у відповідному положенні, щоб обмежити її деформацію під час зварювання. Наприклад, для фіксації ланцюгових пластин, роликів та інших частин роликового ланцюга на зварювальній платформі використовується затискач, щоб забезпечити стабільність і точність зварної конструкції під час зварювання та зменшити деформацію зварювання.
Використовуйте позиційне зварювання
Перед формальним зварюванням виконайте позиційне зварювання, щоб тимчасово зафіксувати різні частини зварної конструкції в правильному положенні. Довжина зварного шва та відстань між позиційними зварювальними швами повинні бути встановлені розумно, щоб забезпечити стабільність зварної конструкції під час процесу зварювання. Зварювальні матеріали та параметри процесу, що використовуються для позиційного зварювання, повинні відповідати тим, що використовуються для формального зварювання, щоб забезпечити якість та міцність позиційного зварювання.
Застосовуйте зварювальні прилади з водяним охолодженням
Для деяких роликових ланцюгів з високими вимогами до деформації зварювання можна використовувати зварювальні пристрої з водяним охолодженням. Під час процесу зварювання пристрій відводить тепло за допомогою циркулюючої води, знижує температуру зварного шва та зменшує деформацію зварювання. Наприклад, під час зварювання ключових частин роликового ланцюга використання зварювальних пристроїв з водяним охолодженням може ефективно контролювати деформацію зварювання.
V. Аналіз випадку
Візьмемо, наприклад, компанію з виробництва роликових ланцюгів. Коли компанія випустила партію високоякісних роликових ланцюгів для експорту на міжнародний ринок, вона зіткнулася з серйозними проблемами деформації зварювання, що призвело до низького рівня кваліфікації продукції, збільшення виробничих витрат, затримки доставки та ризику скарг міжнародних клієнтів та скасування замовлень.
Щоб вирішити цю проблему, компанія спочатку почала з конструктивного аспекту, оптимізувала схему зварювання, щоб зробити зварний шов більш симетричним та розумним; водночас вибрала відповідну форму канавки, щоб зменшити кількість заповнення зварним металом. Що стосується технології зварювання, компанія застосувала передові методи зварювання в середовищі захисного газу, оптимізувала параметри зварювання та розумно організувала послідовність зварювання відповідно до матеріалу та структурних характеристик роликового ланцюга. Крім того, були виготовлені спеціальні жорсткі кріпильні пристрої та зварювальні пристрої з водяним охолодженням для забезпечення стабільності під час зварювання та зменшення деформації зварювання.
Після впровадження низки заходів було ефективно контрольовано деформацію зварювання роликового ланцюга, рівень кваліфікації продукції було збільшено з початкових 60% до понад 95%, собівартість продукції зменшено на 30%, а завдання з доставки міжнародних замовлень було виконано вчасно, що завоювало задоволення та довіру клієнтів і ще більше зміцнило свої позиції на міжнародному ринку.
VI. Висновок
Деформація зварювання роликових ланцюгів – це складна, але вирішувана проблема. Завдяки глибокому розумінню її причин і наслідків і вживанню ефективних методів контролю можна значно зменшити деформацію зварювання, покращити якість продукції та її продуктивність, а також задовольнити суворі вимоги міжнародних оптових покупців. Під час будівництва та експлуатації незалежних станцій для роликових ланцюгів підприємства повинні звертати увагу на проблему деформації зварювання, постійно оптимізувати виробничі процеси та технології, підвищувати міжнародну конкурентоспроможність продукції та розширювати частку на закордонному ринку.
У майбутньому розвитку, з постійним удосконаленням технології зварювання та застосуванням нових матеріалів, очікується краще вирішення проблеми деформації зварювання роликових ланцюгів. Водночас підприємствам слід також зміцнювати співпрацю та обмін з міжнародними клієнтами та науково-дослідними установами, бути в курсі останніх тенденцій галузі та вимог ринку, сприяти технологічним інноваціям та розвитку продукції роликових ланцюгів, а також забезпечувати світовий ринок більш високоякісною, ефективною та надійною продукцією роликових ланцюгів.
Час публікації: 21 травня 2025 р.