Дефекти зварних швів роликових ланцюгів

Дефекти зварних швів роликових ланцюгів

У промислових системах передачі,роликові ланцюгиЗавдяки своїй високій ефективності та високій несучій здатності, вони стали основними компонентами в гірничодобувній промисловості, виробництві, сільському господарстві та інших галузях. Зварні шви, як критичне з'єднання між ланками роликових ланцюгів, безпосередньо визначають термін служби ланцюга та безпеку експлуатації. Для іноземних покупців дефекти зварних швів роликових ланцюгів можуть не тільки спричинити простої обладнання та переривання виробництва, але й призвести до аварій, пов'язаних з безпекою, та високих витрат на ремонт. У цій статті буде надано глибокий аналіз типів, причин, методів виявлення та стратегій запобігання дефектам зварних швів роликових ланцюгів, що стане професійним орієнтиром для закупівель та виробництва у зовнішній торгівлі.

I. Поширені типи та небезпеки дефектів зварних швів роликових ланцюгів

Зварні з'єднання роликових ланцюгів повинні витримувати численні виклики динамічних навантажень, тертя та корозії навколишнього середовища. Поширені дефекти, часто приховані під, здавалося б, цілісним виглядом, можуть стати причиною поломки ланцюга.

(I) Тріщини: передвісник обриву ланцюга
Тріщини є одними з найнебезпечніших дефектів у зварних швах роликових ланцюгів і можуть бути класифіковані як гарячі або холодні тріщини залежно від часу їх виникнення. Гарячі тріщини часто виникають під час процесу зварювання, спричинені швидким охолодженням зварного металу та надмірним рівнем домішок (таких як сірка та фосфор), що призводить до крихкого руйнування на межах зерен. Холодні тріщини утворюються через кілька годин або днів після зварювання, головним чином через комбінований вплив залишкових напружень у зварному шві та загартованої структури основного металу. Ці дефекти можуть різко знизити міцність зварного шва. У високошвидкісних системах передач тріщини можуть швидко поширюватися, зрештою призводячи до розриву ланцюга, що призводить до заклинювання обладнання та навіть до людських жертв.

(II) Пористість: осередок корозії та втоми

Пористість у зварних швах спричинена газами (такими як водень, азот та чадний газ), що захоплюються під час зварювання та не встигають вчасно вивестися. Пористість зазвичай проявляється у вигляді круглих або овальних отворів на поверхні або всередині зварного шва. Пористість не тільки знижує герметичність зварного шва та може призвести до витоку мастила, але й порушує суцільність металу та збільшує точки концентрації напружень. У вологих та запилених промислових середовищах пори стають каналами для потрапляння агресивних середовищ, що прискорює корозію зварного шва. Крім того, під час циклічних навантажень на краях пор легко утворюються втомні тріщини, що значно скорочує термін служби роликового ланцюга.

(III) Відсутність проникнення/відсутність зварювання: «Слабке місце» недостатньої міцності
Відсутність провару означає неповне сплавлення в корені шва, тоді як відсутність провару означає відсутність ефективного з'єднання між металом шва та основним металом або між шарами шва. Обидва типи дефектів виникають через недостатній зварювальний струм, надмірну швидкість зварювання або неякісну підготовку канавок, що призводить до недостатнього нагріву зварювання та недостатнього сплавлення металу. Роликові ланцюги з цими дефектами мають вантажопідйомність зварювання лише на 30–60 % від вантажопідйомності кваліфікованих виробів. Під великими навантаженнями дуже ймовірно розшарування шва, що призводить до зміщення ланцюга та простою виробничої лінії.

(IV) Включення шлаку: «невидимий вбивця» погіршення продуктивності
Шлакові включення – це неметалеві включення, що утворюються всередині зварного шва під час зварювання, де розплавлений шлак не повністю піднімається до поверхні шва. Шлакові включення порушують металургійну безперервність шва, знижуючи його в'язкість та зносостійкість, а також діючи як джерело концентрації напружень. Під час тривалої експлуатації навколо шлакових включень можуть утворюватися мікротріщини, що прискорює знос шва, призводить до подовження кроку ланцюга, впливає на точність передачі та навіть призводить до поганого зчеплення із зірочкою.

II. Відстеження кореня: аналіз основних причин дефектів зварних швів роликових ланцюгів

Дефекти зварних швів роликових ланцюгів не є випадковими, а є результатом багатьох факторів, включаючи вибір матеріалу, контроль процесу та стан обладнання. Особливо в масовому виробництві, навіть незначні відхилення параметрів можуть призвести до поширених проблем з якістю.

(I) Матеріальні фактори: «Перша лінія захисту» контролю за джерелами

Неякісна основна сировина: Щоб зменшити витрати, деякі виробники вибирають сталь з надмірно високим вмістом вуглецю або домішок як основу для роликових ланцюгів. Цей тип сталі має погану зварюваність, схильний до розтріскування та пористості під час зварювання, а також не має достатньої міцності з'єднання між зварним швом та основним матеріалом. Погана сумісність зі зварювальними матеріалами: Поширеною проблемою є невідповідність між складом зварювального стрижня або дроту та основним матеріалом. Наприклад, використання звичайного низьковуглецевого сталевого дроту під час зварювання високоміцного ланцюга з легованої сталі може призвести до зварного шва з меншою міцністю, ніж основний матеріал, створюючи «слабке з'єднання». Волога у зварювальному матеріалі (наприклад, волога, поглинена зварювальним стрижнем) може виділяти водень під час зварювання, що спричиняє пористість та холодне розтріскування.

(II) Фактори процесу: «Ключові змінні» виробничого процесу

Неконтрольовані параметри зварювання: Зварювальний струм, напруга та швидкість є основними параметрами, що визначають якість зварювання. Занадто малий струм призводить до недостатнього нагрівання, що може легко призвести до неповного провару та відсутності сплавлення. Занадто великий струм перегріває основний матеріал, спричиняючи утворення крупних зерен та термічне розтріскування. Надмірна швидкість зварювання скорочує час охолодження зварювальної ванни, запобігаючи виходу газів та шлаку, що призводить до пористості та шлакових включень. Неправильне очищення канавки: Занадто малий кут канавки та нерівномірні зазори можуть зменшити провар, що призводить до неповного провару. Неретельне очищення поверхні канавки від олії, іржі та окалини може призвести до утворення газу та домішок під час зварювання, що призводить до пористості та шлакових включень.
Неправильна послідовність зварювання: У масовому виробництві недотримання принципів послідовності зварювання «симетричного зварювання» та «поетапного зварювання» може призвести до високих залишкових напружень у зварному ланцюзі, що може спричинити холодне розтріскування та деформацію.

(III) Обладнання та фактори навколишнього середовища: «Прихований вплив», який легко ігнорується

Недостатня точність зварювального обладнання: Старі зварювальні апарати можуть видавати нестабільний струм і напругу, що призводить до нерівномірного формування зварного шва та збільшує ймовірність дефектів. Поломка механізму регулювання кута зварювального гармати може вплинути на точність положення зварювання, що призведе до неповного зварювання.

Вплив навколишнього середовища: Зварювання у вологому (відносна вологість >80%), вітряному або запиленому середовищі може призвести до потрапляння вологи з повітря у зварювальну ванну, створюючи водневі пори. Вітер може розсіювати дугу, що призводить до втрати тепла. Пил може потрапляти у зварний шов, утворюючи шлакові включення.

III. Точна перевірка: професійні методи виявлення дефектів зварних швів роликових ланцюгів

Для покупців точне виявлення дефектів зварних швів є ключем до зменшення ризиків закупівель; для виробників ефективне тестування є основним засобом забезпечення заводської якості. Нижче наведено аналіз сценаріїв застосування та переваг двох основних методів контролю.

(I) Неруйнівний контроль (НДК): «Точна діагностика» без руйнування продукту

Неруйнівний контроль (НК) виявляє внутрішні та поверхневі дефекти зварних швів, не пошкоджуючи структуру роликового ланцюга, що робить його кращим методом для контролю якості у зовнішній торгівлі та відбору проб у серійному виробництві.

Ультразвуковий контроль (УК): Підходить для виявлення внутрішніх дефектів зварних швів, таких як тріщини, неповне проникнення та шлакові включення. Глибина виявлення може сягати від кількох міліметрів до десятків міліметрів, з високою роздільною здатністю, що дозволяє точно визначати місцезнаходження та розмір дефектів. Він особливо підходить для контролю зварних швів у важких роликових ланцюгах, ефективно виявляючи приховані внутрішні дефекти. Контроль проникненням (ПК): Контроль проникненням виконується шляхом нанесення проникнення на поверхню зварного шва з використанням капілярного ефекту для виявлення дефектів поверхні (таких як тріщини та пори). Він простий в експлуатації та недорогий, що робить його придатним для контролю зварних швів роликових ланцюгів з високою якістю обробки поверхні.
Радіографічний контроль (РК): Рентгенівські або гамма-промені використовуються для проникнення через зварний шв, виявляючи внутрішні дефекти за допомогою плівкового зображення. Цей метод може візуально продемонструвати форму та розподіл дефектів і часто використовується для комплексного контролю критичних партій роликових ланцюгів. Однак цей метод є дорогим і вимагає належного радіаційного захисту.

(II) Руйнівний контроль: «Остаточне випробування» для перевірки граничної продуктивності

Руйнівний контроль включає механічне випробування зразків. Хоча цей метод руйнує виріб, він може безпосередньо виявити фактичну несучу здатність зварного шва та зазвичай використовується для типових випробувань під час розробки нових продуктів та масового виробництва.

Випробування на розтяг: Зразки ланцюгової ланки, що містять зварні шви, розтягуються для вимірювання міцності на розтяг та місця розриву зварного шва, що безпосередньо визначає, чи має зварний шов недоліки міцності. Випробування на вигин: Шляхом багаторазового згинання зварного шва для спостереження за появою поверхневих тріщин оцінюється в'язкість та пластичність зварного шва, що ефективно виявляє приховані мікротріщини та крихкі дефекти.
Макрометалографічне дослідження: Після полірування та травлення поперечного перерізу зварного шва мікроструктуру досліджують під мікроскопом. Це дозволяє виявити такі дефекти, як неповне проварювання, шлакові включення та грубі зерна, а також проаналізувати раціональність процесу зварювання.

IV. Профілактичні заходи: стратегії запобігання та ремонту дефектів зварних швів роликових ланцюгів

Для контролю дефектів зварних швів роликових ланцюгів необхідно дотримуватися принципу «спочатку профілактика, потім ремонт». Слід створити систему контролю якості, яка об'єднує матеріали, процеси та випробування протягом усього процесу, надаючи покупцям практичні поради щодо вибору та приймання.

(I) Виробник: Встановлення повноцінної системи контролю якості

Суворий вибір матеріалів біля джерела: Вибирайте високоякісну сталь, що відповідає міжнародним стандартам (таким як ISO 606), як основний матеріал, забезпечуючи вміст вуглецю та домішок у межах діапазону зварюваності. Зварювальні матеріали повинні бути сумісними з основним матеріалом та зберігатися у волого- та іржостійких умовах, висушуючи їх перед використанням. Оптимізуйте зварювальні процеси: Виходячи з технічних характеристик основного матеріалу та ланцюга, визначте оптимальні параметри зварювання (струм, напругу та швидкість) за допомогою технологічних випробувань та створіть технологічні карти для суворого їх виконання. Використовуйте оброблені канавки для забезпечення розмірів канавок та чистоти поверхні. Заохочуйте симетричні зварювальні процеси для зменшення залишкових напружень.

Посилити перевірку процесу: під час масового виробництва відбирати 5%-10% кожної партії для неруйнівного контролю (бажано комбінацію ультразвукового та капілярного контролю), при цьому для критично важливих виробів обов'язковий 100% контроль. Регулярно калібруйте зварювальне обладнання для забезпечення стабільних вихідних параметрів. Створіть систему навчання та оцінювання для зварювальників з метою покращення операційних стандартів.

(II) З боку покупця: методи вибору та прийняття, що уникають ризиків

Чіткі стандарти якості: У договорі купівлі-продажу вкажіть, що зварні шви роликових ланцюгів повинні відповідати міжнародним стандартам (таким як ANSI B29.1 або ISO 606), вкажіть метод контролю (наприклад, ультразвуковий контроль на внутрішні дефекти, капілярний контроль на поверхневі дефекти) та вимагайте від постачальників надання звітів про перевірку якості. Ключові моменти приймання на місці: Візуальний контроль повинен бути зосереджений на забезпеченні гладкості зварних швів, відсутності очевидних заглиблень та виступів, а також відсутності видимих ​​дефектів, таких як тріщини та пори. Зразки можна випадковим чином відбирати для простих випробувань на вигин, щоб спостерігати за аномаліями зварних швів. Для ланцюгів, що використовуються в критичному обладнанні, рекомендується довірити проведення неруйнівного контролю сторонньому випробувальному агентству.

Вибір надійного постачальника: Надавайте пріоритет постачальникам, сертифікованим за системою управління якістю ISO 9001. Дослідіть сучасне виробниче обладнання та можливості випробувань. За необхідності проведіть аудит на місці виробництва, щоб підтвердити цілісність їхніх зварювальних процесів та процедур контролю якості.

(III) Усунення дефектів: плани реагування на надзвичайні ситуації для зменшення збитків

Для незначних дефектів, виявлених під час огляду, можна вжити цілеспрямованих ремонтних заходів, але важливо зазначити, що після ремонту потрібна повторна перевірка:

Пористість та шлакові включення: Для неглибоких поверхневих дефектів перед ремонтом зварного шва використовуйте кутову шліфувальну машину для видалення дефектної ділянки. Глибші внутрішні дефекти потребують ультразвукової локалізації та видалення перед ремонтом зварного шва. Незначні непроварні дефекти: Канавку необхідно розширити, а окалину та домішки видалити з ділянки непроварного шва. Потім слід виконати ремонтне зварювання з використанням відповідних параметрів зварювання. Випробування на розтяг необхідні для перевірки міцності після ремонтного зварювання.
Тріщини: Тріщини важче ремонтувати. Незначні поверхневі тріщини можна видалити шліфуванням, а потім відремонтувати зварюванням. Якщо глибина тріщини перевищує 1/3 товщини зварного шва або є наскрізна тріщина, рекомендується негайно видалити зварний шов, щоб уникнути небезпеки для безпеки після ремонту.