Omówienie wad jakości procesu spawania

Jako nieodzowna część nowoczesnej produkcji, jakość procesu spawania jest bezpośrednio związana z ogólną wydajnością i bezpieczeństwem produktu. Jednak w rzeczywistym procesie produkcyjnym, pod wpływem różnych czynników, często pojawia się szereg wad jakościowych w procesie spawania. W artykule szczegółowo omówione zostaną najczęściej występujące wady jakościowe w procesie spawania, przeanalizujemy przyczyny ich występowania oraz zaproponujemy odpowiednie środki zapobiegawcze i kontrolne.

1. Przegląd wad jakości procesu spawania

Wady jakości procesu spawania dzieli się głównie na dwie kategorie: wady zewnętrzne i wady wewnętrzne. Wady zewnętrzne to wady na powierzchni spoiny, które można zaobserwować gołym okiem lub przy użyciu szkła powiększającego o małej mocy, takie jak podcięcie, ścieg spoiny, wżery łukowe, pory powierzchniowe, wtrącenia żużla, pęknięcia powierzchniowe i nieprawidłowe położenie spoiny. Wady wewnętrzne należy wykryć za pomocą badań niszczących lub specjalnych metod badań nieniszczących, takich jak pory wewnętrzne, wtrącenia żużla, pęknięcia wewnętrzne, niepełna penetracja i niepełne stopienie.

2. Wady zewnętrzne oraz środki ich zapobiegania i zwalczania

(1). Podcięcie

Podcięcie odnosi się do szczeliny pozostawionej przez wklęsłość lub rowek stopiony przez łuk na krawędzi spoiny podczas spawania, bez uzupełnienia przez roztopiony metal. Zbyt głębokie podcięcie osłabi wytrzymałość złącza spawanego, powodując lokalną koncentrację naprężeń, a po obciążeniu istnieje ryzyko powstania pęknięć w podcięciu. Podcięcie spowodowane jest głównie takimi czynnikami jak: zbyt duży prąd spawania, zbyt długi łuk, niewłaściwy kąt elektrody, niewłaściwa prędkość podawania elektrody oraz zbyt krótka długość retencji elektrody na końcu spawania.

Środki zapobiegawcze obejmują: prąd podczas spawania nie powinien być zbyt duży, długość łuku powinna być umiarkowana, a spawanie łukiem krótkim powinno być stosowane w miarę możliwości; opanować odpowiedni kąt elektrody i wykwalifikowane techniki podawania elektrody, a elektroda powinna powoli przesuwać się do krawędzi, tak aby stopiony metal elektrody wypełnił krawędź; głębokość podcięcia spoiny powinna być mniejsza niż 0.5mm, długość powinna być mniejsza niż 10% całkowitej długości spoiny, a długość ciągła powinna być mniejsza niż 10mm.

(2). Guzki spawalnicze

Guzki spoiny odnoszą się do guzków metalu, które pojawiają się na powierzchni spoiny. Najczęściej są one spowodowane nadmiernym prądem spawania, zbyt szybkim topieniem elektrody, trudnością w kontroli powstawania spoiny lub niewprawną obsługą spawacza. Guzki spoiny nie tylko wpływają na estetykę spoiny, ale mogą również zmniejszać jej wytrzymałość i udarność.

Środki zapobiegawcze obejmują: wybór odpowiedniego prądu spawania i pręta spawalniczego, upewnienie się, że spawacz posiada odpowiednie umiejętności operacyjne; przy spawaniu spoin wielowarstwowych należy zadbać o płaskość i jednorodność każdej warstwy spoin, aby uniknąć powstawania guzków spawalniczych.

(3). Wgłębienia łukowe

Wżery łukowe to zjawisko ślizgowe powstające na końcu spoiny, które nie tylko osłabia wytrzymałość spoiny, ale może również powodować pęknięcia podczas procesu chłodzenia. Wżery łukowe powstają głównie na skutek zbyt krótkiego czasu wygaszania łuku na koniec spawania lub zbyt dużego prądu stosowanego przy spawaniu cienkich blach.

Środki zapobiegawcze obejmują: po zakończeniu spoiny pozostawić pręt spawalniczy w miejscu na krótki czas lub wykonać kilka ruchów okrężnych, nie przerywać nagle łuku, aby upewnić się, że jest wystarczająca ilość metalu do wypełnienia jeziorka; zapewnić odpowiedni prąd podczas spawania i dodać płytki zajęciowe do głównych elementów, aby wyprowadzić wgłębienie łukowe ze konstrukcji spawanej.

(4). Pory powierzchniowe

Pory powierzchniowe to maleńkie dziurki na powierzchni spoiny, których przyczyną jest głównie zawilgocenie prętów spawalniczych, olej lub rdza na powierzchni spoiny, zbyt duża prędkość spawania, zbyt duży prąd lub niewłaściwa długość łuku. Pory powierzchniowe zmniejszają wytrzymałość i szczelność spoiny.

Środki zapobiegawcze obejmują: wybór odpowiednich prętów spawalniczych i zapewnienie ich wysuszenia przed użyciem; oczyścić zespawane części przed spawaniem z zanieczyszczeń takich jak olej, rdza itp.; zmniejszyć prędkość spawania, aby ułatwić ujście gazu wewnętrznego; stosować odpowiedni prąd i długość łuku zalecaną przez producenta.

(5). Włączenie żużla

Wtrącenie żużla odnosi się do wtrąceń niemetalicznych, takich jak tlenki, azotki, siarczki i fosforki pozostające w spoinie. Wtrącenie żużla zmniejszy plastyczność i wytrzymałość spoiny, zwiększy koncentrację naprężeń i spowoduje łatwe pękanie zimnej i gorącej kruchości.

Środki zapobiegawcze obejmują: stosowanie prętów spawalniczych o dobrych parametrach procesu spawania i zapewnienie, że spawana stal spełnia wymagania dokumentów projektowych; wybrać rozsądne parametry procesu spawania poprzez ocenę procesu spawania; zwrócić uwagę na oczyszczenie rowków spawalniczych i zakresów krawędzi, a rowek spoiny nie powinien być zbyt mały; w przypadku spoin wielowarstwowych ostrożnie usuń żużel spawalniczy z każdej warstwy spoin; zastosować środki takie jak podgrzewanie wstępne przed spawaniem, podgrzewanie podczas spawania i izolacja po spawaniu, aby ograniczyć powstawanie wtrąceń żużla.

3. Wady wewnętrzne oraz środki ich zapobiegania i kontroli

(1). Niepełna penetracja

Niepełna penetracja odnosi się do zjawiska polegającego na tym, że metal spoiny nie wnika całkowicie w metal rodzimy, co powoduje częściowe wtopienie. Niepełna penetracja znacznie zmniejszy wytrzymałość i udarność spoiny.

Środki zapobiegawcze obejmują: wybór elektrody bardziej penetrującej; stosowanie odpowiedniego prądu i prędkości spawania; zwiększenie stopnia rowka, zwiększenie szczeliny i zmniejszenie głębokości korzenia; zapewnienie prawidłowego projektu i kombinacji spoin.

(2). Pęknięcia wewnętrzne

Pęknięcia wewnętrzne odnoszą się do zjawiska pękania metalu wewnątrz spoiny, które może wystąpić wewnątrz spoiny lub w strefie wpływu ciepła. Pęknięcia wewnętrzne poważnie wpływają na wytrzymałość i bezpieczeństwo spoiny.

Środki zapobiegawcze obejmują: eliminację pęknięć spowodowanych nierównomiernym nagrzewaniem i chłodzeniem spoin w wyniku naprężeń termicznych; wybór materiałów spełniających wymagania rysunków projektowych; ścisła kontrola źródła wodoru i suszenie spoiwa przed użyciem oraz czyszczenie rowka z oleju, wilgoci i innych zanieczyszczeń; wybór rozsądnych parametrów spawania w celu kontrolowania ciepła wejściowego pomiędzy odpowiednimi temperaturami chłodzenia; gdy temperatura środowiska spawania jest niska, a materiał jest cienki, oprócz podwyższenia temperatury środowiska pracy należy go również podgrzać przed spawaniem; po spawaniu staraj się utrzymywać ciepło i powolne chłodzenie oraz obróbkę cieplną po spawaniu, aby wyeliminować opóźnione pęknięcia spowodowane naprężeniami szczątkowymi w spoinie podczas procesu chłodzenia.

4. Podsumowanie

Wady jakości procesu spawania są ważnym czynnikiem wpływającym na wydajność i bezpieczeństwo produktu. Aby zapewnić jakość spawania, należy ściśle kontrolować różne parametry i warunki procesu spawania oraz podejmować skuteczne środki zapobiegawcze, aby zapobiegać i eliminować różne wady jakościowe. Jednocześnie wzmocnienie szkolenia spawaczy i zarządzania nimi jest również ważnym sposobem na poprawę jakości spawania. Dzięki ciągłym innowacjom technologicznym i doskonaleniu procesów możemy jeszcze bardziej podnosić poziom jakości technologii spawania i wnosić większy wkład w rozwój przemysłu produkcyjnego.