Các khuyết tật mối hàn xích con lăn

Các khuyết tật mối hàn xích con lăn

Trong các hệ thống truyền động công nghiệp,xích con lănVới hiệu suất cao và khả năng chịu tải mạnh, xích con lăn đã trở thành thành phần cốt lõi trong khai thác mỏ, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và nhiều lĩnh vực khác. Mối hàn, là liên kết quan trọng giữa các mắt xích, quyết định trực tiếp đến tuổi thọ và độ an toàn vận hành của xích. Đối với người mua nước ngoài, các khuyết tật mối hàn của xích con lăn không chỉ gây ra thời gian ngừng hoạt động của thiết bị và gián đoạn sản xuất mà còn có thể dẫn đến tai nạn lao động và chi phí sửa chữa cao. Bài viết này sẽ phân tích chuyên sâu về các loại, nguyên nhân, phương pháp phát hiện và chiến lược phòng ngừa các khuyết tật mối hàn của xích con lăn, cung cấp tài liệu tham khảo chuyên nghiệp cho việc mua sắm và sản xuất xuất nhập khẩu.

I. Các loại và mối nguy hiểm thường gặp của các khuyết tật mối hàn xích con lăn

Các mối hàn của xích con lăn phải chịu được nhiều thách thức từ tải trọng động, ma sát và ăn mòn môi trường. Các khuyết tật thường gặp, thường bị che khuất dưới vẻ ngoài tưởng chừng như nguyên vẹn, có thể trở thành nguyên nhân gây ra hỏng hóc xích.

(I) Các vết nứt: Dấu hiệu báo trước sự đứt gãy chuỗi
Các vết nứt là một trong những khuyết tật nguy hiểm nhất trong các mối hàn xích con lăn và có thể được phân loại là vết nứt nóng hoặc vết nứt nguội dựa trên thời điểm chúng hình thành. Vết nứt nóng thường xảy ra trong quá trình hàn, do sự nguội nhanh của kim loại mối hàn và hàm lượng tạp chất quá cao (như lưu huỳnh và phốt pho), dẫn đến gãy giòn tại các ranh giới hạt. Vết nứt nguội hình thành sau vài giờ đến vài ngày sau khi hàn, chủ yếu do tác động kết hợp của ứng suất dư trong mối hàn và cấu trúc cứng của kim loại nền. Những khuyết tật này có thể làm giảm đáng kể độ bền của mối hàn. Trong các hệ thống truyền động tốc độ cao, các vết nứt có thể lan truyền nhanh chóng, cuối cùng gây ra hiện tượng đứt xích, dẫn đến kẹt thiết bị và thậm chí gây thương vong.

(II) Độ xốp: Nơi phát sinh hiện tượng ăn mòn và mỏi

Rỗ khí trong mối hàn là do các khí (như hydro, nitơ và carbon monoxide) bị lẫn vào trong quá trình hàn mà không thoát ra kịp thời. Rỗ khí thường biểu hiện dưới dạng các lỗ tròn hoặc hình bầu dục trên bề mặt hoặc bên trong mối hàn. Rỗ khí không chỉ làm giảm độ kín của mối hàn và có thể dẫn đến rò rỉ chất bôi trơn, mà còn làm gián đoạn tính liên tục của kim loại và làm tăng các điểm tập trung ứng suất. Trong môi trường công nghiệp ẩm ướt và nhiều bụi, các lỗ rỗ trở thành đường dẫn cho các chất ăn mòn xâm nhập, đẩy nhanh quá trình ăn mòn mối hàn. Hơn nữa, dưới tải trọng chu kỳ, các vết nứt mỏi dễ dàng hình thành ở các cạnh của lỗ rỗ, làm giảm đáng kể tuổi thọ của xích con lăn.

(III) Thiếu sự xuyên thấu/Thiếu sự kết dính: “Điểm yếu” của sức mạnh không đủ
Thiếu độ xuyên thấu đề cập đến sự nóng chảy không hoàn toàn tại chân mối hàn, trong khi thiếu sự nóng chảy đề cập đến việc thiếu liên kết hiệu quả giữa kim loại hàn và kim loại nền hoặc giữa các lớp hàn. Cả hai loại khuyết tật này đều phát sinh do dòng hàn không đủ, tốc độ hàn quá nhanh hoặc chuẩn bị rãnh hàn không đạt tiêu chuẩn, dẫn đến nhiệt hàn không đủ và sự nóng chảy kim loại không đầy đủ. Xích con lăn có những khuyết tật này chỉ có khả năng chịu tải của mối hàn từ 30% đến 60% so với sản phẩm đạt tiêu chuẩn. Dưới tải trọng nặng, hiện tượng tách lớp mối hàn rất dễ xảy ra, dẫn đến sự lệch trục của xích và thời gian ngừng hoạt động của dây chuyền sản xuất.

(IV) Tạp chất xỉ: “Kẻ giết người vô hình” gây suy giảm hiệu suất
Tạp chất xỉ là những tạp chất phi kim loại hình thành bên trong mối hàn trong quá trình hàn, khi xỉ nóng chảy không nổi hoàn toàn lên bề mặt mối hàn. Tạp chất xỉ làm gián đoạn tính liên tục về mặt luyện kim của mối hàn, làm giảm độ bền và khả năng chống mài mòn, đồng thời là nguồn gây tập trung ứng suất. Trong quá trình vận hành lâu dài, các vết nứt nhỏ có thể hình thành xung quanh tạp chất xỉ, làm tăng tốc độ mài mòn mối hàn, dẫn đến sự giãn dài bước xích, ảnh hưởng đến độ chính xác truyền động và thậm chí gây ra hiện tượng ăn khớp kém với bánh răng.

II. Truy tìm nguyên nhân gốc rễ: Phân tích các nguyên nhân cốt lõi gây ra lỗi mối hàn xích con lăn

Các khuyết tật trong mối hàn xích con lăn không phải là ngẫu nhiên mà là kết quả của nhiều yếu tố, bao gồm lựa chọn vật liệu, kiểm soát quy trình và tình trạng thiết bị. Đặc biệt trong sản xuất hàng loạt, ngay cả những sai lệch thông số nhỏ cũng có thể dẫn đến các vấn đề chất lượng trên diện rộng.

(I) Các yếu tố vật chất: “Tuyến phòng thủ đầu tiên” của kiểm soát nguồn gốc

Chất lượng vật liệu nền không đạt tiêu chuẩn: Để giảm chi phí, một số nhà sản xuất lựa chọn thép có hàm lượng carbon quá cao hoặc chứa nhiều tạp chất làm vật liệu nền cho xích con lăn. Loại thép này có khả năng hàn kém, dễ bị nứt và rỗ trong quá trình hàn, và thiếu độ bền liên kết cần thiết giữa mối hàn và vật liệu nền. Khả năng tương thích vật liệu hàn kém: Một vấn đề thường gặp là sự không phù hợp giữa thành phần của que hàn hoặc dây hàn và vật liệu nền. Ví dụ, sử dụng dây thép cacbon thấp thông thường khi hàn xích thép hợp kim cường độ cao có thể dẫn đến mối hàn có độ bền thấp hơn vật liệu nền, tạo ra "mối hàn yếu". Độ ẩm trong vật liệu hàn (ví dụ: độ ẩm được que hàn hấp thụ) có thể giải phóng hydro trong quá trình hàn, gây ra hiện tượng rỗ và nứt nguội.

(II) Các yếu tố quy trình: “Các biến số chính” của quy trình sản xuất

Các thông số hàn không được kiểm soát: Dòng điện, điện áp và tốc độ hàn là những thông số cốt lõi quyết định chất lượng mối hàn. Dòng điện quá thấp dẫn đến nhiệt lượng không đủ, dễ gây ra hiện tượng xuyên thấu không hoàn toàn và thiếu liên kết. Dòng điện quá cao làm quá nhiệt vật liệu nền, gây ra hiện tượng hạt thô và nứt do nhiệt. Tốc độ hàn quá nhanh làm giảm thời gian làm nguội vũng hàn, ngăn cản khí và xỉ thoát ra ngoài, dẫn đến rỗ khí và lẫn xỉ. Rãnh hàn và làm sạch không đúng cách: Góc rãnh quá nhỏ và khe hở không đều có thể làm giảm độ xuyên thấu của mối hàn, dẫn đến xuyên thấu không hoàn toàn. Việc không làm sạch kỹ bề mặt rãnh khỏi dầu, rỉ sét và vảy có thể tạo ra khí và tạp chất trong quá trình hàn, dẫn đến rỗ khí và lẫn xỉ.
Trình tự hàn không đúng cách: Trong sản xuất hàng loạt, việc không tuân theo các nguyên tắc về trình tự hàn “hàn đối xứng” và “hàn bậc thang” có thể dẫn đến ứng suất dư cao trong chuỗi mối hàn, gây ra hiện tượng nứt nguội và biến dạng.

(III) Thiết bị và các yếu tố môi trường: “Tác động tiềm ẩn” dễ bị bỏ qua

Độ chính xác của thiết bị hàn không đạt yêu cầu: Các máy hàn cũ có thể tạo ra dòng điện và điện áp không ổn định, dẫn đến hình thành mối hàn không đồng đều và làm tăng khả năng xảy ra lỗi. Sự cố trong cơ chế điều chỉnh góc súng hàn có thể ảnh hưởng đến độ chính xác vị trí mối hàn, dẫn đến sự kết dính không hoàn toàn.

Ảnh hưởng của môi trường: Hàn trong môi trường ẩm ướt (độ ẩm tương đối >80%), nhiều gió hoặc bụi có thể khiến hơi ẩm trong không khí xâm nhập vào vũng hàn, tạo ra các lỗ rỗng do hydro. Gió có thể làm phân tán hồ quang, dẫn đến mất nhiệt. Bụi có thể xâm nhập vào mối hàn, tạo thành các tạp chất xỉ.

III. Kiểm tra chính xác: Phương pháp phát hiện chuyên nghiệp các khuyết tật mối hàn xích con lăn

Đối với người mua, việc phát hiện chính xác các khuyết tật mối hàn là chìa khóa để giảm thiểu rủi ro trong quá trình mua sắm; đối với nhà sản xuất, việc kiểm tra hiệu quả là phương tiện cốt lõi để đảm bảo chất lượng sản phẩm tại nhà máy. Sau đây là phân tích về các kịch bản ứng dụng và ưu điểm của hai phương pháp kiểm tra chính.

(I) Kiểm tra không phá hủy (NDT): “Chẩn đoán chính xác” mà không làm hỏng sản phẩm

Phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) phát hiện các khuyết tật bên trong và trên bề mặt mối hàn mà không làm hư hại cấu trúc xích con lăn, do đó đây là phương pháp được ưu tiên sử dụng để kiểm tra chất lượng hàng xuất nhập khẩu và lấy mẫu sản xuất hàng loạt.

Kiểm tra siêu âm (UT): Thích hợp để phát hiện các khuyết tật bên trong mối hàn như vết nứt, độ xuyên thấu không hoàn toàn và tạp chất xỉ. Độ sâu phát hiện có thể đạt từ vài milimét đến hàng chục milimét, với độ phân giải cao, cho phép xác định chính xác vị trí và kích thước của khuyết tật. Phương pháp này đặc biệt thích hợp để kiểm tra các mối hàn trong xích con lăn tải nặng, giúp phát hiện hiệu quả các khuyết tật bên trong ẩn. Kiểm tra thẩm thấu (PT): Kiểm tra thẩm thấu được thực hiện bằng cách bôi chất thẩm thấu lên bề mặt mối hàn, sử dụng hiệu ứng mao dẫn để làm lộ các khuyết tật hở trên bề mặt (như vết nứt và lỗ rỗ). Phương pháp này dễ vận hành và chi phí thấp, thích hợp để kiểm tra các mối hàn xích con lăn có độ hoàn thiện bề mặt cao.
Kiểm tra bằng tia X (RT): Tia X hoặc tia gamma được sử dụng để xuyên qua mối hàn, làm lộ ra các khuyết tật bên trong thông qua hình ảnh phim. Phương pháp này có thể hiển thị trực quan hình dạng và sự phân bố của các khuyết tật và thường được sử dụng để kiểm tra toàn diện các lô xích con lăn quan trọng. Tuy nhiên, phương pháp này tốn kém và đòi hỏi phải có biện pháp bảo vệ bức xạ thích hợp.

(II) Thử nghiệm phá hủy: “Thử nghiệm tối thượng” để xác minh hiệu suất tối ưu

Kiểm tra phá hủy bao gồm việc kiểm tra cơ học các mẫu vật. Mặc dù phương pháp này phá hủy sản phẩm, nhưng nó có thể trực tiếp tiết lộ khả năng chịu tải thực tế của mối hàn và thường được sử dụng để kiểm tra loại sản phẩm trong quá trình phát triển sản phẩm mới và sản xuất hàng loạt.

Thử nghiệm kéo: Các mẫu mắt xích có chứa mối hàn được kéo căng để đo độ bền kéo và vị trí gãy của mối hàn, từ đó xác định trực tiếp xem mối hàn có bị thiếu hụt về độ bền hay không. Thử nghiệm uốn: Bằng cách uốn cong mối hàn nhiều lần để quan sát xem có xuất hiện các vết nứt bề mặt hay không, độ dẻo dai và khả năng chịu lực của mối hàn được đánh giá, giúp phát hiện hiệu quả các vết nứt nhỏ ẩn và các khuyết tật giòn.
Kiểm tra cấu trúc vi mô: Sau khi đánh bóng và khắc axit mặt cắt ngang mối hàn, cấu trúc vi mô được quan sát dưới kính hiển vi. Điều này có thể xác định các khuyết tật như độ xuyên thấu không hoàn toàn, tạp chất xỉ và hạt thô, đồng thời phân tích tính hợp lý của quá trình hàn.

IV. Các biện pháp phòng ngừa: Chiến lược phòng ngừa và sửa chữa các khuyết tật mối hàn xích con lăn

Để kiểm soát các khuyết tật mối hàn xích con lăn, cần tuân thủ nguyên tắc “phòng bệnh hơn chữa bệnh”. Cần thiết lập một hệ thống kiểm soát chất lượng tích hợp vật liệu, quy trình và thử nghiệm trong toàn bộ quá trình, đồng thời cung cấp cho người mua những lời khuyên thiết thực về việc lựa chọn và nghiệm thu.

(I) Nhà sản xuất: Thiết lập hệ thống kiểm soát chất lượng toàn diện

Lựa chọn vật liệu nghiêm ngặt ngay từ nguồn: Chọn thép chất lượng cao đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế (như ISO 606) làm vật liệu cơ bản, đảm bảo hàm lượng carbon và tạp chất nằm trong phạm vi cho phép hàn. Vật liệu hàn phải tương thích với vật liệu cơ bản và được bảo quản chống ẩm và chống gỉ, cần được làm khô trước khi sử dụng. Tối ưu hóa quy trình hàn: Dựa trên vật liệu cơ bản và thông số kỹ thuật của xích, xác định các thông số hàn tối ưu (dòng điện, điện áp và tốc độ) thông qua thử nghiệm quy trình và lập thẻ quy trình để thực hiện nghiêm ngặt. Sử dụng rãnh được gia công để đảm bảo kích thước rãnh và độ sạch bề mặt. Thúc đẩy các quy trình hàn đối xứng để giảm ứng suất dư.

Tăng cường kiểm tra quy trình: Trong quá trình sản xuất hàng loạt, lấy mẫu 5%-10% mỗi lô để kiểm tra không phá hủy (tốt nhất là kết hợp kiểm tra siêu âm và thẩm thấu), yêu cầu kiểm tra 100% đối với các sản phẩm quan trọng. Hiệu chuẩn thiết bị hàn thường xuyên để đảm bảo thông số đầu ra ổn định. Xây dựng hệ thống đào tạo và đánh giá cho người vận hành máy hàn để nâng cao tiêu chuẩn vận hành.

(II) Phía người mua: Các kỹ thuật lựa chọn và chấp nhận nhằm tránh rủi ro

Tiêu chuẩn chất lượng rõ ràng: Ghi rõ trong hợp đồng mua bán rằng các mối hàn xích con lăn phải tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế (như ANSI B29.1 hoặc ISO 606), chỉ rõ phương pháp kiểm tra (ví dụ: kiểm tra siêu âm đối với các khuyết tật bên trong, kiểm tra thẩm thấu đối với các khuyết tật bề mặt), và yêu cầu nhà cung cấp cung cấp báo cáo kiểm tra chất lượng. Các điểm chính khi nghiệm thu tại chỗ: Kiểm tra bằng mắt thường nên tập trung vào việc đảm bảo các mối hàn nhẵn, không có các vết lõm và lồi rõ ràng, và không có các khuyết tật có thể nhìn thấy như vết nứt và lỗ rỗ. Có thể chọn ngẫu nhiên các mẫu để thực hiện các thử nghiệm uốn đơn giản nhằm quan sát các bất thường của mối hàn. Đối với xích được sử dụng trong thiết bị quan trọng, nên giao việc kiểm tra không phá hủy cho một cơ quan kiểm định bên thứ ba.

Lựa chọn nhà cung cấp đáng tin cậy: Ưu tiên các nhà cung cấp được chứng nhận theo hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001. Tìm hiểu về thiết bị sản xuất tiên tiến và khả năng kiểm tra của họ. Nếu cần, hãy tiến hành kiểm tra tại chỗ nhà máy để xác nhận tính toàn vẹn của quy trình hàn và thủ tục kiểm soát chất lượng.

(III) Sửa chữa hư hỏng: Kế hoạch ứng phó khẩn cấp để giảm thiểu thiệt hại

Đối với những lỗi nhỏ được phát hiện trong quá trình kiểm tra, có thể áp dụng các biện pháp sửa chữa cụ thể, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là cần phải kiểm tra lại sau khi sửa chữa:

Rỗ khí và tạp chất xỉ: Đối với các khuyết tật bề mặt nông, hãy sử dụng máy mài góc để loại bỏ vùng bị lỗi trước khi sửa chữa mối hàn. Các khuyết tật bên trong sâu hơn cần được định vị và loại bỏ bằng sóng siêu âm trước khi sửa chữa mối hàn. Thiếu liên kết nhỏ: Cần mở rộng rãnh và loại bỏ lớp vảy và tạp chất khỏi vùng thiếu liên kết. Sau đó, tiến hành hàn sửa chữa bằng các thông số hàn thích hợp. Cần tiến hành thử nghiệm kéo để kiểm tra độ bền sau khi hàn sửa chữa.
Vết nứt: Vết nứt khó sửa chữa hơn. Các vết nứt nhỏ trên bề mặt có thể được loại bỏ bằng cách mài và sau đó hàn lại. Nếu độ sâu vết nứt vượt quá 1/3 độ dày mối hàn hoặc có vết nứt xuyên suốt, nên loại bỏ mối hàn ngay lập tức để tránh nguy hiểm về an toàn sau khi sửa chữa.