Ritininės grandinės suvirinimo defektai

Ritininės grandinės suvirinimo defektai

Pramoninėse perdavimo sistemose,ritininės grandinėsDėl didelio efektyvumo ir didelės laikomosios galios tapo pagrindiniais kasybos, gamybos, žemės ūkio ir kitų sričių komponentais. Suvirinimo siūlės, kaip svarbiausia jungtis tarp ritininių grandinių, tiesiogiai lemia grandinės tarnavimo laiką ir eksploatavimo saugą. Užsienio pirkėjams ritininių grandinių suvirinimo defektai gali ne tik sukelti įrangos prastovas ir gamybos sutrikimus, bet ir sukelti saugos avarijas bei dideles remonto išlaidas. Šiame straipsnyje bus pateikta išsami ritininių grandinių suvirinimo defektų tipų, priežasčių, aptikimo metodų ir prevencijos strategijų analizė, suteikiant profesionalią informaciją užsienio prekybos pirkimams ir gamybai.

I. Dažniausi ritininių grandinių suvirinimo defektų tipai ir pavojai

Ritininių grandinių suvirinimo jungtys turi atlaikyti daugybę dinaminių apkrovų, trinties ir aplinkos korozijos iššūkių. Įprasti defektai, dažnai paslėpti po, regis, nepažeista išvaizda, gali tapti grandinės gedimo priežastimi.

(I) Įtrūkimai: grandinės lūžio pirmtakas
Įtrūkimai yra vienas pavojingiausių ritininių grandinių suvirinimo siūlių defektų ir, atsižvelgiant į tai, kada jie atsiranda, gali būti suskirstyti į karštus arba šaltus įtrūkimus. Karšti įtrūkimai dažnai atsiranda suvirinimo proceso metu dėl greito suvirinimo metalo atvėsimo ir per didelio priemaišų (pvz., sieros ir fosforo) kiekio, dėl kurio grūdelių ribose atsiranda trapūs lūžiai. Šalti įtrūkimai susidaro praėjus kelioms valandoms ar dienoms po suvirinimo, daugiausia dėl bendro suvirinimo siūlės liekamojo įtempio ir sukietėjusios pagrindinio metalo struktūros poveikio. Šie defektai gali smarkiai sumažinti suvirinimo siūlės stiprumą. Didelės spartos perdavimo sistemose įtrūkimai gali greitai plisti, galiausiai nutrūkinėdami grandinę, dėl to gali užstrigti įranga ir netgi nukentėti žmonės.

(II) Poringumas: korozijos ir nuovargio židinys

Suvirinimo siūlių porėtumą lemia suvirinimo metu patekusios dujos (pvz., vandenilis, azotas ir anglies monoksidas), kurios nespėja laiku pasišalinti. Porėtumas paprastai pasireiškia apskritomis arba ovaliomis skylėmis paviršiuje arba suvirinimo siūlėje. Porėtumas ne tik sumažina suvirinimo siūlės sandarumą ir gali sukelti tepalo nutekėjimą, bet ir sutrikdo metalo vientisumą bei padidina įtempių koncentracijos taškus. Drėgnoje ir dulkėtoje pramoninėje aplinkoje poros tampa kanalais, pro kuriuos patenka korozinė terpė, todėl spartėja suvirinimo siūlės korozija. Be to, esant ciklinėms apkrovoms, porų kraštuose lengvai susidaro nuovargio įtrūkimai, kurie žymiai sutrumpina ritininės grandinės tarnavimo laiką.

(III) Prasiskverbimo / susiliejimo stoka: nepakankamo stiprumo „silpnoji vieta“
Įsiskverbimo stoka reiškia nevisišką suvirinimo siūlės šaknies suliejimą, o suvirinimo stoka – nepakankamą efektyvų sukibimą tarp suvirinimo metalo ir pagrindinio metalo arba tarp suvirinimo sluoksnių. Abiejų tipų defektai atsiranda dėl nepakankamos suvirinimo srovės, per didelio suvirinimo greičio arba nekokybiško griovelių paruošimo, dėl ko suvirinimo metu gaunama nepakankama šiluma ir metalas netinkamai sulydomas. Ritininių grandinių su šiais defektais suvirinimo apkrova sudaro tik 30–60 % kvalifikuotų gaminių apkrovos. Esant didelėms apkrovoms, labai tikėtina, kad atsiras suvirinimo siūlės delaminacija, dėl kurios grandinė gali pasislinkti ir gamybos linija prastovos.

(IV) Šlako įtraukimas: „nematomas našumo pablogėjimo žudikas“
Šlako intarpai yra nemetaliniai intarpai, susidarantys suvirinimo siūlėje suvirinimo metu, kai išlydytas šlakas nevisiškai pakyla iki suvirinimo paviršiaus. Šlako intarpai sutrikdo suvirinimo metalurginį vientisumą, sumažindami jo tvirtumą ir atsparumą dilimui, taip pat veikdami kaip įtempių koncentracijos šaltinis. Ilgalaikio eksploatavimo metu aplink šlako intarpus gali susidaryti mikroįtrūkimai, kurie pagreitina suvirinimo siūlės dilimą, pailgina grandinės žingsnį, veikia perdavimo tikslumą ir netgi blogai sujungia žvaigždutę.

II. Šaknies nustatymas: pagrindinių ritininių grandinių suvirinimo defektų priežasčių analizė

Ritininių grandinių suvirinimo defektai nėra atsitiktiniai, o daugelio veiksnių, įskaitant medžiagų pasirinkimą, proceso valdymą ir įrangos būklę, rezultatas. Ypač masinės gamybos atveju, net ir nedideli parametrų nukrypimai gali sukelti plačiai paplitusių kokybės problemų.

(I) Materialūs veiksniai: šaltinio kontrolės „pirmoji gynybos linija“

Prasta pagrindinės medžiagos kokybė: Siekdami sumažinti išlaidas, kai kurie gamintojai ritininių grandinių pagrindinei medžiagai renkasi plieną su pernelyg dideliu anglies kiekiu arba priemaišomis. Šio tipo plienas yra prastai suvirinamas, linkęs į įtrūkimus ir poringumą suvirinimo metu, be to, jam trūksta pakankamo suvirinimo siūlės ir pagrindinės medžiagos sukibimo stiprumo. Blogas suvirinimo medžiagų suderinamumas: Dažna problema yra suvirinimo strypo ar vielos sudėties ir pagrindinės medžiagos neatitikimas. Pavyzdžiui, naudojant įprastą mažai anglies turinčią plieninę vielą suvirinant didelio stiprumo legiruotojo plieno grandinę, suvirinimo siūlės stiprumas gali būti mažesnis nei pagrindinės medžiagos, todėl susidaro „silpnas sukibimas“. Suvirinimo medžiagoje esanti drėgmė (pvz., suvirinimo strypo sugeriama drėgmė) suvirinimo metu gali išskirti vandenilį, dėl kurio gali atsirasti poringumas ir šaltasis įtrūkimas.

(II) Proceso veiksniai: gamybos proceso „pagrindiniai kintamieji“

Nekontroliuojami suvirinimo parametrai: Suvirinimo srovė, įtampa ir greitis yra pagrindiniai parametrai, lemiantys suvirinimo kokybę. Per maža srovė lemia nepakankamą šilumą, o tai gali lengvai sukelti nevisišką įsiskverbimą ir nesusiliejimą. Per didelė srovė perkaitina pagrindinę medžiagą, dėl ko susidaro stambios dalelės ir terminiai įtrūkimai. Per didelis suvirinimo greitis sutrumpina suvirinimo vonios aušinimo laiką, neleisdamas išsiskirti dujoms ir šlakui, dėl ko susidaro poringumas ir šlako intarpai. Netinkamas griovelio ir jo valymo būdas: Per mažas griovelio kampas ir nelygūs tarpai gali sumažinti suvirinimo įsiskverbimą, dėl ko įsiskverbimas bus nevisiškas. Netinkamai nuvalius griovelio paviršių nuo alyvos, rūdžių ir apnašų, suvirinimo metu gali susidaryti dujų ir priemaišų, dėl kurių susidaro poringumas ir šlako intarpai.
Netinkama suvirinimo seka: masinės gamybos metu nesilaikant suvirinimo sekos principų – „simetrinio suvirinimo“ ir „laipsniško suvirinimo“, suvirinimo grandinėje gali susidaryti didelis liekamasis įtempis, dėl kurio gali atsirasti šaltas įtrūkimas ir deformacija.

(III) Įranga ir aplinkos veiksniai: lengvai nepastebimi „paslėpti poveikiai“

Nepakankamas suvirinimo įrangos tikslumas: senesni suvirinimo aparatai gali tiekti nestabilią srovę ir įtampą, dėl ko suvirinimo siūlė formuojasi netolygiai ir padidėja defektų tikimybė. Suvirinimo pistoleto kampo reguliavimo mechanizmo gedimas gali turėti įtakos suvirinimo padėties tikslumui, dėl kurio siūlė nesuvirinama iki galo.

Aplinkos trukdžiai: suvirinant drėgnoje (santykinė oro drėgmė >80 %), vėjuotoje ar dulkėtoje aplinkoje, ore esanti drėgmė gali patekti į suvirinimo vonelę ir susidaryti vandenilio poros. Vėjas gali išsklaidyti lanką, todėl prarandama šiluma. Į suvirinimo siūlę gali patekti dulkės, dėl kurių susidaro šlako intarpai.

III. Tikslus patikrinimas: profesionalūs ritininių grandinių suvirinimo defektų aptikimo metodai

Pirkėjams tikslus suvirinimo defektų aptikimas yra labai svarbus siekiant sumažinti pirkimų riziką; gamintojams efektyvus bandymas yra pagrindinė gamyklos kokybės užtikrinimo priemonė. Toliau pateikiama dviejų pagrindinių tikrinimo metodų taikymo scenarijų ir privalumų analizė.

(I) Neardomųjų bandymų (NDT) nustatymas: „tiksli diagnozė“ nesunaikinus gaminio

NDT aptinka vidinius ir paviršiaus defektus suvirinimo siūlėse nepažeidžiant ritininės grandinės struktūros, todėl tai yra pageidaujamas metodas užsienio prekybos kokybės kontrolei ir partijų gamybos mėginių ėmimui.

Ultragarsinis bandymas (UT): Tinka vidiniams suvirinimo defektams, tokiems kaip įtrūkimai, nepilna įsiskverbimas ir šlako intarpai, aptikti. Jo aptikimo gylis gali siekti nuo kelių milimetrų iki dešimčių milimetrų, pasižymi didele skiriamąja geba, leidžiančia tiksliai nustatyti defektų vietą ir dydį. Jis ypač tinka tikrinti suvirinimo siūles sunkiųjų ritininių grandinių suvirinimo siūlėse, efektyviai aptinkant paslėptus vidinius defektus. Bandymas įsiskverbimo būdu (PT): Bandymas įsiskverbimo būdu atliekamas užtepant įsiskverbimo medžiagos ant suvirinimo paviršiaus, naudojant kapiliarinį efektą, siekiant atskleisti paviršiaus atsivėrimo defektus (pvz., įtrūkimus ir poras). Jį paprasta naudoti ir jis nebrangus, todėl tinka tikrinti ritininių grandinių suvirinimo siūles, kurių paviršiaus apdaila yra aukšta.
Radiografinis tyrimas (RT): Rentgeno arba gama spinduliai naudojami suvirinimo siūlei prasiskverbti, o filmuotos medžiagos pagalba atskleidžiami vidiniai defektai. Šis metodas gali vizualiai parodyti defektų formą ir pasiskirstymą, ir jis dažnai naudojamas išsamiai patikrinti svarbiausias ritininių grandinių partijas. Tačiau šis metodas yra brangus ir reikalauja tinkamos apsaugos nuo spinduliuotės.

(II) Ardomasis testavimas: „galutinis testas“, skirtas patikrinti maksimalų našumą

Ardomasis bandymas apima mechaninį mėginių bandymą. Nors šis metodas sunaikina gaminį, jis gali tiesiogiai atskleisti tikrąją suvirinimo siūlės laikomąją galią ir yra dažniausiai naudojamas tipo bandymams kuriant naujus gaminius ir masinę gamybą.

Tempimo bandymas: grandinės grandies pavyzdžiai su suvirinimo siūlėmis tempiami, siekiant išmatuoti suvirinimo siūlės tempiamąjį stiprumą ir lūžio vietą, tiesiogiai nustatant, ar suvirinimo siūlė turi stiprumo trūkumų. Lenkimo bandymas: pakartotinai lenkiant suvirinimo siūlę, siekiant stebėti, ar neatsiranda paviršiaus įtrūkimų, įvertinamas suvirinimo siūlės tvirtumas ir tąsumas, efektyviai aptinkant paslėptus mikro įtrūkimus ir trapumo defektus.
Makrometalografinis tyrimas: po suvirinimo skerspjūvio poliravimo ir ėsdinimo, mikrostruktūra stebima mikroskopu. Tai gali padėti nustatyti tokius defektus kaip nepilnas įsiskverbimas, šlako intarpai ir stambūs grūdeliai, bei išanalizuoti suvirinimo proceso racionalumą.

IV. Prevencinės priemonės: ritininių grandinių suvirinimo defektų prevencijos ir taisymo strategijos

Norint kontroliuoti ritininių grandinių suvirinimo defektus, būtina laikytis principo „pirmiausia prevencija, po to remontas“. Reikėtų sukurti kokybės kontrolės sistemą, kuri apimtų medžiagas, procesus ir bandymus visame procese, kartu suteikiant pirkėjams praktinių patarimų dėl pasirinkimo ir priėmimo.

(I) Gamintojas: Viso proceso kokybės kontrolės sistemos sukūrimas

Griežta medžiagų atranka šaltinyje: Pasirinkite aukštos kokybės plieną, atitinkantį tarptautinius standartus (pvz., ISO 606), kaip pagrindinę medžiagą, užtikrindami, kad anglies kiekis ir priemaišų kiekis atitiktų suvirinamumo diapazoną. Suvirinimo medžiagos turi būti suderinamos su pagrindine medžiaga ir laikomos drėgmei bei rūdijimui atspariomis sąlygomis, prieš naudojimą jas išdžiovinant. Suvirinimo procesų optimizavimas: Remiantis pagrindinės medžiagos ir grandinės specifikacijomis, nustatykite optimalius suvirinimo parametrus (srovę, įtampą ir greitį) atlikdami proceso bandymus ir sukurkite proceso korteles griežtam įgyvendinimui. Naudokite frezuotus griovelius, kad būtų užtikrinti griovelių matmenys ir paviršiaus švara. Skatinkite simetriškus suvirinimo procesus, kad sumažintumėte liekamąjį įtempį.

Sustiprinti procesų patikras: masinės gamybos metu paimti 5–10 % kiekvienos partijos pavyzdžių neardomiesiems bandymams (pageidautina ultragarsinio ir skverbiamojo bandymo derinys), o svarbiausiems gaminiams – 100 % patikrinimo. Reguliariai kalibruoti suvirinimo įrangą, kad būtų užtikrintas stabilus parametrų išėjimas. Sukurti suvirinimo operatorių mokymo ir vertinimo sistemą, siekiant pagerinti veiklos standartus.

(II) Pirkėjo pusė: rizikos vengimo atrankos ir priėmimo metodai

Aiškūs kokybės standartai: pirkimo sutartyje nurodykite, kad ritininių grandinių suvirinimo siūlės turi atitikti tarptautinius standartus (pvz., ANSI B29.1 arba ISO 606), nurodykite tikrinimo metodą (pvz., ultragarsinis vidinių defektų bandymas, paviršiaus defektų bandymas skverbimosi būdu) ir reikalaukite, kad tiekėjai pateiktų kokybės patikrinimo ataskaitas. Svarbiausi priėmimo vietoje aspektai: vizualinės patikros turėtų būti sutelktos į tai, kad suvirinimo siūlės būtų lygios, be akivaizdžių įdubimų ir išsikišimų, taip pat be matomų defektų, tokių kaip įtrūkimai ir poros. Mėginiai gali būti atsitiktinai parinkti paprastiems lenkimo bandymams, siekiant stebėti suvirinimo siūlių anomalijas. Rekomenduojama, kad kritinėje įrangoje naudojamos grandinės atliktų neardomuosius bandymus patikėtų trečiosios šalies bandymų agentūrai.

Patikimo tiekėjo pasirinkimas: pirmenybę teikite tiekėjams, sertifikuotiems pagal ISO 9001 kokybės vadybos sistemą. Ištirkite pažangią gamybos įrangą ir bandymų galimybes. Jei reikia, atlikite gamyklos auditą, kad patvirtintumėte jų suvirinimo procesų ir kokybės kontrolės procedūrų vientisumą.

(III) Defektų taisymas: avarinio reagavimo planai nuostoliams sumažinti

Patikrinimo metu aptiktiems nedideliems defektams galima imtis tikslinių remonto priemonių, tačiau svarbu atkreipti dėmesį, kad po remonto būtina atlikti pakartotinę patikrą:

Poringumas ir šlako intarpai: Jei paviršiaus defektai nedideli, prieš taisydami suvirinimo siūlę, defektinę vietą pašalinkite kampiniu šlifuokliu. Gilesnius vidinius defektus prieš taisydami suvirinimo siūlę reikia nustatyti ir pašalinti ultragarsu. Nedideli suvirinimo trūkumai: griovelį reikia praplatinti, o iš suvirinimo vietos pašalinti apnašas ir priemaišas. Tada remontinis suvirinimas turėtų būti atliekamas naudojant tinkamus suvirinimo parametrus. Po remontinio suvirinimo stiprumui patikrinti reikalingas tempimo bandymas.
Įtrūkimai: Įtrūkimus sunkiau pataisyti. Nedidelius paviršinius įtrūkimus galima pašalinti šlifuojant, o vėliau sutaisyti suvirinant. Jei įtrūkimo gylis viršija 1/3 suvirinimo siūlės storio arba yra kiauras įtrūkimas, rekomenduojama suvirinimo siūlę nedelsiant nuardyti, kad būtų išvengta pavojų saugai po remonto.