Ảnh hưởng của việc kiểm soát nhiệt độ đến biến dạng trong quá trình hàn xích con lăn

Ảnh hưởng của việc kiểm soát nhiệt độ đến biến dạng trong quá trình hàn xích con lăn

Giới thiệu
Trong ngành công nghiệp hiện đại,xích con lănXích con lăn là một chi tiết cơ khí được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền động và vận chuyển. Chất lượng và hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hoạt động và độ tin cậy của thiết bị cơ khí. Hàn là một trong những khâu quan trọng trong quy trình sản xuất xích con lăn, và việc kiểm soát nhiệt độ trong quá trình hàn có tác động sống còn đến sự biến dạng của xích con lăn. Bài viết này sẽ đi sâu nghiên cứu cơ chế ảnh hưởng của việc kiểm soát nhiệt độ đến sự biến dạng trong quá trình hàn xích con lăn, các loại biến dạng thường gặp và các biện pháp kiểm soát, nhằm cung cấp tài liệu tham khảo kỹ thuật cho các nhà sản xuất xích con lăn, đồng thời cung cấp cơ sở cho việc kiểm soát chất lượng cho các nhà mua sỉ quốc tế.

Kiểm soát nhiệt độ trong quá trình hàn xích con lăn
Về bản chất, quá trình hàn là quá trình gia nhiệt và làm nguội cục bộ. Trong hàn xích con lăn, người ta thường sử dụng hàn hồ quang, hàn laser và các công nghệ hàn khác, và các phương pháp hàn này sẽ tạo ra các nguồn nhiệt độ cao. Trong quá trình hàn, nhiệt độ của mối hàn và vùng xung quanh sẽ tăng nhanh rồi nguội đi, trong khi sự thay đổi nhiệt độ của vùng cách xa mối hàn lại nhỏ. Sự phân bố nhiệt độ không đồng đều này sẽ gây ra sự giãn nở và co ngót nhiệt không đều của vật liệu, từ đó gây ra biến dạng.
Ảnh hưởng của nhiệt độ hàn đến tính chất vật liệu
Nhiệt độ hàn quá cao có thể làm vật liệu quá nóng, khiến các hạt tinh thể trở nên thô ráp, làm giảm các tính chất cơ học của vật liệu, chẳng hạn như độ bền và độ dẻo dai. Đồng thời, nhiệt độ quá cao cũng có thể gây ra hiện tượng oxy hóa hoặc cacbon hóa bề mặt vật liệu, ảnh hưởng đến chất lượng hàn và quá trình xử lý bề mặt tiếp theo. Ngược lại, nhiệt độ hàn quá thấp có thể dẫn đến mối hàn không đủ, độ bền mối hàn không đủ, thậm chí gây ra các khuyết tật như mối hàn không nóng chảy.

Phương pháp kiểm soát nhiệt độ hàn
Để đảm bảo chất lượng hàn, nhiệt độ hàn phải được kiểm soát chặt chẽ. Các phương pháp kiểm soát phổ biến bao gồm:
Làm nóng sơ bộ: Làm nóng sơ bộ các chi tiết cần hàn của xích con lăn trước khi hàn có thể làm giảm sự chênh lệch nhiệt độ trong quá trình hàn và giảm ứng suất nhiệt.
Kiểm soát nhiệt độ giữa các lớp: Trong quá trình hàn nhiều lớp, cần kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ của từng lớp sau khi hàn để tránh quá nhiệt hoặc quá nguội.
Xử lý nhiệt sau hàn: Sau khi quá trình hàn hoàn tất, các chi tiết hàn sẽ được xử lý nhiệt thích hợp, chẳng hạn như ủ hoặc chuẩn hóa, để loại bỏ ứng suất dư sinh ra trong quá trình hàn.

Các loại và nguyên nhân gây biến dạng do hàn
Biến dạng do hàn là hiện tượng không thể tránh khỏi trong quá trình hàn, đặc biệt là ở các chi tiết tương đối phức tạp như xích con lăn. Theo hướng và hình dạng biến dạng, biến dạng do hàn có thể được chia thành các loại sau:
Biến dạng co ngót theo chiều dọc và chiều ngang
Trong quá trình hàn, mối hàn và vùng xung quanh giãn nở khi bị nung nóng và co lại khi nguội. Do sự co ngót theo hướng hàn và co ngót ngang, mối hàn sẽ xuất hiện biến dạng co ngót theo chiều dọc và chiều ngang. Biến dạng này là một trong những loại biến dạng phổ biến nhất sau khi hàn và thường khó sửa chữa, vì vậy cần phải kiểm soát bằng cách cắt phôi chính xác và chừa đủ lượng co ngót trước khi hàn.
Biến dạng uốn
Biến dạng uốn cong là do sự co ngót theo chiều dọc và chiều ngang của mối hàn. Nếu sự phân bố mối hàn trên chi tiết không đối xứng hoặc trình tự hàn không hợp lý, mối hàn có thể bị uốn cong sau khi nguội.
Biến dạng góc
Biến dạng góc cạnh là do hình dạng mặt cắt ngang không đối xứng của mối hàn hoặc các lớp hàn không hợp lý gây ra. Ví dụ, trong hàn mối nối chữ T, sự co ngót ở một phía của mối hàn có thể khiến mặt phẳng mối hàn tạo ra biến dạng co ngót ngang xung quanh mối hàn theo hướng độ dày.
Biến dạng sóng
Biến dạng sóng thường xảy ra trong quá trình hàn các cấu trúc tấm mỏng. Khi mối hàn không ổn định dưới ứng suất nén của ứng suất nội tại do hàn, nó có thể xuất hiện dạng sóng sau khi hàn. Biến dạng này phổ biến hơn trong quá trình hàn các chi tiết tấm mỏng của xích con lăn.

Cơ chế ảnh hưởng của việc kiểm soát nhiệt độ đến biến dạng hàn
Ảnh hưởng của việc kiểm soát nhiệt độ trong quá trình hàn đến biến dạng mối hàn chủ yếu được thể hiện ở các khía cạnh sau:
Sự giãn nở và co lại do nhiệt
Trong quá trình hàn, nhiệt độ của mối hàn và các vùng xung quanh tăng lên, và vật liệu giãn nở. Khi quá trình hàn hoàn tất, các vùng này nguội đi và co lại, trong khi sự thay đổi nhiệt độ của vùng cách xa mối hàn nhỏ hơn và sự co lại cũng nhỏ hơn. Sự giãn nở và co lại không đồng đều do nhiệt này sẽ gây ra biến dạng mối hàn. Bằng cách kiểm soát nhiệt độ hàn, sự không đồng đều này có thể được giảm thiểu, từ đó giảm mức độ biến dạng.
Ứng suất nhiệt
Sự phân bố nhiệt độ không đồng đều trong quá trình hàn sẽ tạo ra ứng suất nhiệt. Ứng suất nhiệt là một trong những nguyên nhân chính gây ra biến dạng khi hàn. Khi nhiệt độ hàn quá cao hoặc tốc độ làm nguội quá nhanh, ứng suất nhiệt sẽ tăng lên đáng kể, dẫn đến biến dạng lớn hơn.
Ứng suất dư
Sau khi hàn xong, một lượng ứng suất nhất định sẽ còn lại bên trong mối hàn, được gọi là ứng suất dư. Ứng suất dư là một trong những yếu tố vốn có của biến dạng hàn. Thông qua việc kiểm soát nhiệt độ hợp lý, có thể giảm thiểu sự hình thành ứng suất dư, từ đó giảm biến dạng hàn.

Các biện pháp kiểm soát biến dạng do hàn
Để giảm thiểu biến dạng do hàn, ngoài việc kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ hàn, có thể áp dụng thêm các biện pháp sau:
Thiết kế hợp lý trình tự hàn
Trình tự hàn có ảnh hưởng lớn đến biến dạng mối hàn. Một trình tự hàn hợp lý có thể giảm thiểu hiệu quả biến dạng mối hàn. Ví dụ, đối với các mối hàn dài, có thể sử dụng phương pháp hàn từng đoạn hoặc phương pháp hàn bỏ qua để giảm sự tích tụ nhiệt và biến dạng trong quá trình hàn.
Phương pháp cố định cứng
Trong quá trình hàn, phương pháp cố định cứng có thể được sử dụng để hạn chế sự biến dạng của mối hàn. Ví dụ, một kẹp hoặc giá đỡ được sử dụng để cố định mối hàn tại chỗ sao cho nó không dễ bị biến dạng trong quá trình hàn.
Phương pháp chống biến dạng
Phương pháp chống biến dạng là áp dụng trước một biến dạng ngược chiều với biến dạng hàn lên mối hàn để bù lại biến dạng phát sinh trong quá trình hàn. Phương pháp này đòi hỏi phải ước tính và điều chỉnh chính xác theo quy luật và mức độ biến dạng hàn.
Xử lý sau hàn
Sau khi hàn, mối hàn có thể được xử lý hậu kỳ thích hợp, chẳng hạn như đập búa, rung hoặc xử lý nhiệt, để loại bỏ ứng suất dư và biến dạng sinh ra trong quá trình hàn.

Phân tích trường hợp: Kiểm soát nhiệt độ và biến dạng khi hàn xích con lăn
Sau đây là một trường hợp thực tế cho thấy cách cải thiện chất lượng hàn của xích con lăn thông qua các biện pháp kiểm soát nhiệt độ và kiểm soát biến dạng.
Lý lịch
Một công ty sản xuất xích con lăn sản xuất một lô xích con lăn cho hệ thống băng tải, yêu cầu chất lượng hàn cao và biến dạng mối hàn nhỏ. Trong giai đoạn sản xuất ban đầu, do kiểm soát nhiệt độ hàn không đúng cách, một số xích con lăn bị uốn cong và biến dạng ở một góc độ nhất định, ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ của sản phẩm.

Giải pháp
Tối ưu hóa kiểm soát nhiệt độ:
Trước khi hàn, xích con lăn cần hàn được làm nóng sơ bộ, và nhiệt độ làm nóng sơ bộ được xác định là 150℃ dựa trên hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu và yêu cầu của quá trình hàn.
Trong quá trình hàn, dòng điện hàn và tốc độ hàn được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo nhiệt độ hàn nằm trong phạm vi cho phép.
Sau khi hàn, phần hàn được xử lý nhiệt sau đó bằng phương pháp ủ. Nhiệt độ được kiểm soát ở mức 650℃, và thời gian giữ nhiệt được xác định là 1 giờ tùy thuộc vào độ dày của xích con lăn.
Các biện pháp kiểm soát biến dạng:
Phương pháp hàn từng đoạn được sử dụng để hàn, và chiều dài của mỗi đoạn hàn được kiểm soát trong phạm vi 100mm để giảm sự tích tụ nhiệt trong quá trình hàn.
Trong quá trình hàn, xích con lăn được cố định bằng kẹp để ngăn ngừa biến dạng do hàn.
Sau khi hàn, phần hàn được dùng búa gõ để loại bỏ ứng suất dư sinh ra trong quá trình hàn.

Kết quả
Nhờ các biện pháp nêu trên, chất lượng hàn của xích con lăn đã được cải thiện đáng kể. Biến dạng hàn đã được kiểm soát hiệu quả, và tỷ lệ biến dạng uốn cong và biến dạng góc đã giảm hơn 80%. Đồng thời, độ bền và độ dẻo dai của các mối hàn được đảm bảo, và tuổi thọ của sản phẩm đã được kéo dài thêm 30%.
Phần kết luận
Ảnh hưởng của việc kiểm soát nhiệt độ đến biến dạng trong quá trình hàn xích con lăn rất đa diện. Bằng cách kiểm soát nhiệt độ hàn hợp lý, biến dạng hàn có thể được giảm thiểu hiệu quả và chất lượng hàn được cải thiện. Đồng thời, kết hợp với trình tự hàn hợp lý, phương pháp cố định chắc chắn, phương pháp chống biến dạng và các biện pháp xử lý sau hàn, hiệu quả hàn xích con lăn có thể được tối ưu hóa hơn nữa.