Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Spawanie jest jednym z głównych procesów większości branż inżynieryjnych. Ponadto spawanie jest często używane w życiu codziennym do łączenia konstrukcji metalowych, ponieważ ma przewagę nad innymi metodami.
Zalety tej metody to:
- Zapewnia lepszą szczelność podczas łączenia rurociągów niż połączenia gwintowane.
- Zmniejsza koszty materiałowe zakupu sprzętu w produkcji ogrodzeń, schodów i innych konstrukcji metalowych.
- Wygląda ekologicznie jako część prefabrykowanych wyrobów metalowych, ponieważ wysokiej jakości spoina jest zawsze czysta. Dzięki temu spawanie jest szeroko stosowane w produkcji wysoce artystycznych konstrukcji metalowych, w tym połączeń elementów wykonanych przy użyciu kucia artystycznego.
Ale spoiny nie zawsze są wykonane z wysoką jakością. Staje się to szczególnie zauważalne, gdy mistrz z dużym doświadczeniem produkcyjnym i nowicjusz uczestniczył w spawaniu jednego produktu. Profesjonalnie wykonany szew z inspekcją wizualną nigdy nie wywoła pytań, w przeciwieństwie do zwisów lub nie spawanych odcinków szwu wykonanych przez nowicjusza. Ale to tylko zewnętrzny obraz. Ważne jest również, w jakim stanie jest metal wewnątrz. Z tego bardzo silnie zależy siła połączenia spawanego i inne cechy.
Zastanów się nad wadami, które mogą wystąpić w spoinach, ich przyczynami, sposobami zapobiegania ich występowaniu, a także opcjami eliminacji.
Przyczyny wad
Istnieją dwa rodzaje czynników wpływających na jakość spawania:
Cel - związany z właściwościami spawanych materiałów, zachowaniem metali w warunkach podyktowanych procesem technologicznym. Nic dziwnego, że jedną z ważnych cech każdego stopu jest spawalność. Czasami konieczne staje się spawanie materiałów o słabej spawalności. Takie zadania są czasami ustawiane w małej lub indywidualnej produkcji. Nawet przy pełnym przestrzeganiu wymogów procesu technologicznego może pozostać pewien procent odrzutów, który musi być oficjalnie uznany za dopuszczalny.- Subiektywne - w zależności od wykonawców. Ponadto wykonawcy powinni obejmować nie tylko pracowników wykonujących spawanie, ale także technologów odpowiedzialnych za poprawność parametrów procesu, prawidłowy dobór sprzętu i tryby spawania.
Główne subiektywne przyczyny wad spawalniczych to:
- błędy w przygotowaniu spawanych powierzchni;
- użycie narzędzia innego niż określone przez technologa;
- nieprawidłowe działanie narzędzia spawalniczego;
- niewielkie doświadczenie i niskie kwalifikacje spawacza;
- odchylenie od wymaganych trybów spawania.
Rodzaje wad spawalniczych
Wady złączy spawanych można podzielić na dwie grupy:
- Zewnętrzne, których obecność staje się widoczna, gdy patrzy się na nie gołym okiem.
- Wewnętrzny, którego identyfikacja wymaga użycia specjalnych urządzeń sterujących.
W niektórych źródłach defekty typu end-to-end rozróżnia się na oddzielną grupę, ale z naukowego punktu widzenia są one zewnętrzne, ponieważ są wykrywane podczas inspekcji.
Wady zewnętrzne
Ponieważ widoczne są zewnętrzne defekty, są one związane z naruszeniem geometrii szwu i przyległych obszarów materiału. W spawaniu ręcznym, w przeważającej większości przypadków, wada wiąże się z niską kwalifikacją spawacza lub niedbałością w wykonywaniu pracy. Często można zaobserwować błędy w kierunku elektrody i jej ruchu. W spawaniu automatycznym wada może być spowodowana pracą na uszkodzonym sprzęcie spawalniczym.
Najczęstsze rodzaje wad zewnętrznych to:
- Odchylenie szerokości i wysokości. Głównymi przyczynami występowania są zwykle słabe przygotowanie spawanych krawędzi i ich niezadowalające dopasowanie, nierównomierne przemieszczenie elektrody, odchylenie od wymaganych trybów. Ta wada nie tylko psuje wygląd produktu, ale także zmniejsza właściwości mechaniczne, ponieważ metal spoiny chłodzi się nierównomiernie, co może prowadzić do naprężeń wewnętrznych, a nawet odkształceń plastycznych.
Guzki Są głównym problemem wielu przybyszów, którzy niedawno opanowali zawód spawacza. Powstań w procesie nadmiernego wycieku metalu elektrody na połączonych powierzchniach bez fuzji. Występowanie ugięcia przyczynia się do obecności kamienia na spawanych elementach, co wskazuje na słabe przygotowanie powierzchni. Przy niewystarczającej prędkości ruchu elektrody powstaje nadmiar stopionego metalu, który krzepnie bez połączenia z materiałem podstawowym. Niskie napięcie łuku, długi łuk, wysoki prąd może również powodować wiotczenie. Nawet przemieszczenie elektrody względem osi wykonywanej spoiny może prowadzić do tego wspólnego defektu. Należy zauważyć, że napływy nie zawsze wpływają na właściwości mechaniczne i szczelność połączenia. Dlatego w niektórych przypadkach dopuszcza się stosowanie spoin z zakładkami, jeśli wygląd produktu nie ma szczególnego znaczenia.- Podcięcie - wada, którą można uznać za przeciwny napływ. Jest to rowek po obu stronach spoiny. W rezultacie następuje lokalne zmniejszenie grubości, co niekorzystnie wpływa na właściwości wytrzymałościowe produktu. Podcięcie może wystąpić, gdy prędkość spawania jest zbyt wysoka, wysokie napięcie. Jeśli podczas wykonywania narożnego szwu między poziomymi i pionowymi powierzchniami przemieści się elektrodę nad osią szwu, stopiony metal spłynie gwałtownie w dół, a pod osią powstanie podcięcie.
- Brak penetracji jest kolejnym powszechnym typem defektu, najczęściej spowodowanym przez niedoświadczonego spawacza. Brak penetracji polega na braku stapiania się elementów stykających się lub pomiędzy stopiwem a materiałem podstawowym. W spawaniu wielowarstwowym może wystąpić niepełna fuzja między poszczególnymi warstwami. Głównymi powodami pojawienia się tej wady są słabe przygotowanie powierzchni, obecność rdzy lub zgorzeliny, niedoszacowana szczelina pomiędzy przylegającymi powierzchniami, zwiększona prędkość spawania, przemieszczenie elektrody względem wykonywanego szwu i niska wytrzymałość prądu. Brak penetracji znacznie zmniejsza wytrzymałość spawanego złącza, a ze względu na szczelność jest często krytyczny.
- Niestopione rowki. Nazywa się je kraterami. Reprezentują pogłębienia, które powstają zwykle w miejscach ostrego oddzielenia łuku. Może towarzyszyć luźność skurczu, która powoduje pękanie.
Pęknięcia zewnętrzne. Mogą być umieszczone zarówno wzdłużnie, jak i poprzecznie. Formowane nie tylko w spoinie, ale także w metalu nieszlachetnym. W tym drugim przypadku znajdują się one w strefie spawania objętej wpływem ciepła, to jest w pobliżu szwu. Przyczyną powstawania pęknięć mogą być naprężenia wynikające z nierównomiernego ogrzewania i chłodzenia. Obecność porów i brak penetracji może powodować pękanie.- Przepalenie - poprzez penetrację, któremu towarzyszy wyciek ciekłego metalu z niewłaściwej strony wykonanej spoiny. Przepalenia występują zwykle z powodu dużych wartości prądu, zwiększonej szczeliny między połączonymi krawędziami lub słabego dopasowania, a także niskiej prędkości ruchu elektrody.
Wady wewnętrzne
Obecność wad wewnętrznych spoiny nie zawsze jest oczywista. Ukryte małżeństwo jest szczególnie niebezpieczne, dlatego wszystkie spawane połączenia powinny być uważnie monitorowane.
Rozważ główne rodzaje defektów wewnętrznych:
Pory. Pojawiają się podczas absorpcji wodoru, tlenku węgla i innych gazów przez stopiony metal, który nie miał czasu, aby wyróżnić się na powierzchni metalu, gdy się utwardzi. Pory są pęcherzykami wypełnionymi gazem. Zazwyczaj występują, gdy nieprawidłowo dobrane elektrody lub ich przechowywanie w wilgotnym środowisku, obecność w miejscu łączenia rdzy lub kamienia.- Wtrącenia tlenków i żużla. Powstały, gdy nadmiernie długi łuk. Znacząco zmniejsza właściwości wytrzymałościowe szwu. W konstrukcjach krytycznych dozwolone są tylko pojedyncze wtrącenia.
- Wyciek korzenia lub krawędzi szwu. Z natury podobny do zewnętrznego braku penetracji, ale niedostrzegalny wizualnie, ponieważ znajduje się w grubości metalu.
- Wewnętrzne pęknięcia. Mechanizm wyglądu przypomina wygląd zewnętrznych pęknięć.
- Przegrzanie. Istota defektu ma strukturę gruboziarnistą. Duże ziarna mają mniejszą powierzchnię przylegania między sobą, dzięki czemu zmniejsza się wytrzymałość i ciągliwość. Czasami ta wada jest podatna na obróbkę cieplną.
- Wypalenie to pojawienie się utlenionych ziaren, których adhezja do siebie znacznie słabnie, co dramatycznie zwiększa kruchość. Wypalenie, w przeciwieństwie do przegrzania, jest nieodwracalnym małżeństwem.
Metody kontroli
Aby zapobiec pojawieniu się wad, należy przeprowadzać systematyczną kontrolę na wszystkich etapach produkcji: przed, podczas procesu spawania i po zakończeniu.
- Przed spawaniem przygotowuje się połączone powierzchnie, sprawdza się ich geometrię.
- W procesie - zgodność ze wszystkimi parametrami procesu, w tym trybami spawania, jest dokładnie monitorowana.
- Po spawaniu następuje kontrola gotowego produktu.
Główne sposoby wykrywania defektów spoin:
- Kontrola wzrokowa i weryfikacja geometrii. Szkło powiększające ma służyć do wykrywania małych pęknięć i porów na powierzchni. Metal jest czyszczony papierem ściernym i trawiony roztworem kwasu azotowego. Tworzy matową powierzchnię, na której pęknięcia są bardziej zauważalne. Po kontroli pozostałości kwasu zostają usunięte.
Badanie właściwości mechanicznych. Wraz z produktem próbki są spawane, które są wysyłane do laboratorium w celu określenia tymczasowej odporności, wydłużenia względnego, udarności.- Kontrola makrostruktury. Jest on przeprowadzany na próbkach, które zostały wypolerowane i wytrawione.
- Kontrola mikrostruktury. Wykonano na próbkach za pomocą mikroskopu. Ta metoda badawcza pozwala wykryć przepalenie, granice tlenków ziaren, zmiany w strukturze metalu, mikropęknięcia.
- Testy hydrauliczne i pneumatyczne. Służy do sterowania statkami i rurociągami.
- Kontrola rentgenowska. Transmisja rentgenowska pozwala na wykrycie porów, niepełnej penetracji, pęknięć, wtrąceń żużla.
- Kontrola ultradźwiękowa. Produkowany przy użyciu defektoskopu ultradźwiękowego. Drgania o wysokiej częstotliwości penetrują metal i odbijają się od pęknięć, porów i innych wad.
- Sprawdź korozję międzykrystaliczną. Przeprowadzaj tylko produkty narażone na działanie czynników korozyjnych.
Sposoby eliminacji wad
Często wady szwów spawalniczych nie podlegają eliminacji i prowadzą do odrzucenia produktu. Oczywiście nikt nie wyrzuci zwisającej części ogrodzenia, ale w przypadku kluczowych części kontrola jest zawsze konieczna.
Niektóre wady można wyeliminować:
Guzki usuwa się mechanicznie za pomocą narzędzia ściernego.- Duże pęknięcia podlegają spawaniu. Lokalizacja pęknięcia jest wiercona i czyszczona ścierniwem.
- Małe pęknięcia i niekompetencja, aby wyeliminować trudniejsze. Zwykle wymaga całkowitego zniszczenia spoiny, nowego dokładnego zdejmowania i ponownego spawania.
- Podcięcia eliminują spawanie cienkich warstw metalu.
- Przegrzanie można wyeliminować w pewnych warunkach obróbki cieplnej.
Po wyeliminowaniu wszystkich wad, część podlega powtarzającej się, jeszcze staranniejszej kontroli, która zapewni, że nie ma żadnych wad. W przypadku powtarzającego się wykrycia defektów dopuszcza się dodatkowe korekty. Jednakże takie procedury można powtarzać nie więcej niż trzy razy, w przeciwnym razie istnieje wysokie prawdopodobieństwo gwałtownego spadku właściwości mechanicznych materiału.
Często trudno jest spawać bez żadnych wad. Jednak stała praktyka i ścisłe przestrzeganie technologii zmniejszy ich liczbę do minimum . Znajomość podstaw teoretycznych pomoże właściwie zorganizować proces technologiczny w celu uzyskania produktów wysokiej jakości.