Difetti di saldatura della catena a rulli

Difetti di saldatura della catena a rulli

Nei sistemi di trasmissione industriale,catene a rulliGrazie alla loro elevata efficienza e alla loro elevata capacità di carico, sono diventate componenti fondamentali nel settore minerario, manifatturiero, agricolo e in altri settori. Le saldature, in quanto collegamento critico tra le maglie della catena a rulli, determinano direttamente la durata utile e la sicurezza operativa della catena. Per gli acquirenti esteri, i difetti di saldatura delle catene a rulli possono non solo causare tempi di fermo delle apparecchiature e interruzioni della produzione, ma possono anche portare a incidenti di sicurezza e costi di riparazione elevati. Questo articolo fornirà un'analisi approfondita delle tipologie, delle cause, dei metodi di rilevamento e delle strategie di prevenzione dei difetti di saldatura delle catene a rulli, fornendo un riferimento professionale per l'approvvigionamento e la produzione nel commercio estero.

I. Tipi comuni e pericoli dei difetti di saldatura delle catene a rulli

Le saldature delle catene a rulli devono resistere alle molteplici sfide poste da carichi dinamici, attrito e corrosione ambientale. Difetti comuni, spesso nascosti sotto un aspetto apparentemente intatto, possono diventare la causa scatenante della rottura della catena.

(I) Crepe: un precursore della rottura della catena
Le cricche sono uno dei difetti più pericolosi nelle saldature delle catene a rulli e possono essere classificate come cricche a caldo o cricche a freddo a seconda del momento in cui si sviluppano. Le cricche a caldo si verificano spesso durante il processo di saldatura, causate dal rapido raffreddamento del metallo di saldatura e da livelli eccessivi di impurità (come zolfo e fosforo), che portano a fratture fragili ai bordi dei grani. Le cricche a freddo si formano ore o giorni dopo la saldatura, principalmente a causa dell'effetto combinato delle tensioni residue della saldatura e della struttura indurita del metallo di base. Questi difetti possono ridurre drasticamente la resistenza della saldatura. Nei sistemi di trasmissione ad alta velocità, le cricche possono propagarsi rapidamente, causando infine la rottura della catena, con conseguenti inceppamenti delle apparecchiature e persino incidenti.

(II) Porosità: un focolaio di corrosione e fatica

La porosità nelle saldature è causata da gas (come idrogeno, azoto e monossido di carbonio) intrappolati durante la saldatura che non riescono a fuoriuscire in tempo. La porosità si manifesta tipicamente come fori circolari o ovali sulla superficie o all'interno della saldatura. La porosità non solo riduce la tenuta della saldatura e può causare perdite di lubrificante, ma interrompe anche la continuità del metallo e aumenta i punti di concentrazione delle sollecitazioni. In ambienti industriali umidi e polverosi, i pori diventano canali per l'ingresso di sostanze corrosive, accelerando la corrosione della saldatura. Inoltre, sotto carichi ciclici, si formano facilmente cricche da fatica ai bordi dei pori, riducendo significativamente la durata della catena a rulli.

(III) Mancanza di penetrazione/mancanza di fusione: il “punto debole” della forza insufficiente
La mancanza di penetrazione si riferisce alla fusione incompleta alla radice della saldatura, mentre la mancanza di fusione si riferisce alla mancanza di un legame efficace tra il metallo di saldatura e il metallo di base o tra gli strati di saldatura. Entrambi i tipi di difetti derivano da una corrente di saldatura insufficiente, da una velocità di saldatura eccessiva o da una preparazione della scanalatura non conforme agli standard, con conseguente calore di saldatura insufficiente e fusione del metallo inadeguata. Le catene a rulli con questi difetti hanno capacità di carico di saldatura pari solo al 30%-60% di quelle dei prodotti qualificati. In caso di carichi elevati, è altamente probabile che si verifichi delaminazione della saldatura, con conseguente dislocazione della catena e tempi di fermo della linea di produzione.

(IV) Inclusione di scorie: il “killer invisibile” del degrado delle prestazioni
Le inclusioni di scoria sono inclusioni non metalliche che si formano all'interno della saldatura durante la saldatura, dove la scoria fusa non riesce a risalire completamente sulla superficie della saldatura. Le inclusioni di scoria interrompono la continuità metallurgica della saldatura, riducendone la tenacità e la resistenza all'usura e agendo come fonte di concentrazione di sollecitazioni. Nel lungo periodo, è probabile che si formino microcricche attorno alle inclusioni di scoria, accelerando l'usura della saldatura, causando l'allungamento del passo della catena, compromettendo la precisione della trasmissione e persino causando un cattivo accoppiamento con la ruota dentata.

II. Tracciare la radice: analisi delle cause principali dei difetti di saldatura delle catene a rulli

I difetti di saldatura delle catene a rulli non sono accidentali, ma il risultato di molteplici fattori, tra cui la selezione dei materiali, il controllo del processo e le condizioni delle apparecchiature. Soprattutto nella produzione di massa, anche lievi deviazioni dai parametri possono portare a diffusi problemi di qualità.

(I) Fattori materiali: la “prima linea di difesa” del controllo della fonte

Qualità scadente del materiale di base: per ridurre i costi, alcuni produttori selezionano acciaio con un contenuto di carbonio eccessivamente elevato o impurità come materiale di base per le catene a rulli. Questo tipo di acciaio ha una scarsa saldabilità, è soggetto a cricche e porosità durante la saldatura e non ha una sufficiente forza di adesione tra la saldatura e il materiale di base. Scarsa compatibilità con i materiali di saldatura: un problema comune è la mancata corrispondenza tra la composizione della bacchetta o del filo di saldatura e il materiale di base. Ad esempio, l'utilizzo di un normale filo di acciaio a basso tenore di carbonio per la saldatura di catene in acciaio legato ad alta resistenza può comportare una saldatura con una resistenza inferiore rispetto al materiale di base, creando un "legame debole". L'umidità nel materiale di saldatura (ad esempio, l'umidità assorbita dalla bacchetta di saldatura) può rilasciare idrogeno durante la saldatura, causando porosità e cricche a freddo.

(II) Fattori di processo: le “variabili chiave” del processo produttivo

Parametri di saldatura incontrollati: corrente, tensione e velocità di saldatura sono i parametri fondamentali che determinano la qualità della saldatura. Una corrente troppo bassa si traduce in un calore insufficiente, che può facilmente portare a una penetrazione incompleta e a una mancata fusione. Una corrente eccessiva surriscalda il materiale di base, causando grani grossolani e cricche termiche. Una velocità di saldatura eccessiva riduce il tempo di raffreddamento del bagno di saldatura, impedendo la fuoriuscita di gas e scorie, con conseguente porosità e inclusioni di scorie. Scanalatura e pulizia improprie: un angolo di scanalatura troppo piccolo e fessure irregolari possono ridurre la penetrazione della saldatura, con conseguente penetrazione incompleta. La mancata pulizia accurata della superficie della scanalatura da olio, ruggine e scaglie può generare gas e impurità durante la saldatura, con conseguente porosità e inclusioni di scorie.
Sequenza di saldatura non corretta: nella produzione di massa, il mancato rispetto dei principi della sequenza di saldatura di "saldatura simmetrica" ​​e "saldatura a gradini" può portare a un'elevata sollecitazione residua nella catena di saldatura, che può causare cricche a freddo e deformazioni.

(III) Attrezzature e fattori ambientali: “impatti nascosti” facilmente trascurati

Precisione inadeguata delle apparecchiature di saldatura: le saldatrici più vecchie possono produrre correnti e tensioni instabili, con conseguente formazione di saldature incoerenti e aumento della probabilità di difetti. Un guasto al meccanismo di regolazione dell'angolazione della pistola di saldatura può influire sulla precisione della posizione di saldatura, con conseguente fusione incompleta.

Interferenze ambientali: la saldatura in un ambiente umido (umidità relativa >80%), ventoso o polveroso può causare l'ingresso dell'umidità presente nell'aria nel bagno di saldatura, creando pori di idrogeno. Il vento può disperdere l'arco, causando perdite di calore. La polvere può penetrare nella saldatura, formando inclusioni di scoria.

III. Ispezione accurata: metodi di rilevamento professionali per difetti di saldatura delle catene a rulli

Per gli acquirenti, l'accurata individuazione dei difetti di saldatura è fondamentale per mitigare i rischi di approvvigionamento; per i produttori, test efficienti sono un mezzo fondamentale per garantire la qualità in fabbrica. Di seguito un'analisi degli scenari applicativi e dei vantaggi di due metodi di ispezione tradizionali.

(I) Prove non distruttive (NDT): “Diagnosi precisa” senza distruggere il prodotto

La tecnologia NDT rileva difetti interni e superficiali nelle saldature senza danneggiare la struttura della catena a rulli, rendendola il metodo preferito per l'ispezione di qualità del commercio estero e il campionamento della produzione in lotti.

Controllo a ultrasuoni (UT): adatto per rilevare difetti interni di saldatura come cricche, penetrazione incompleta e inclusioni di scorie. La sua profondità di rilevamento può variare da diversi millimetri a decine di millimetri, con un'elevata risoluzione, consentendo la localizzazione e la dimensione precise dei difetti. È particolarmente adatto per l'ispezione di saldature in catene a rulli per impieghi gravosi, rilevando efficacemente difetti interni nascosti. Controllo con liquidi penetranti (PT): il controllo con liquidi penetranti viene eseguito applicando un liquido penetrante sulla superficie della saldatura, sfruttando l'effetto capillare per rivelare difetti di apertura superficiale (come cricche e pori). È semplice da utilizzare ed economico, il che lo rende adatto per l'ispezione di saldature di catene a rulli con un'elevata finitura superficiale.
Controllo radiografico (RT): i raggi X o i raggi gamma vengono utilizzati per penetrare la saldatura, rivelando difetti interni attraverso l'imaging su pellicola. Questo metodo può dimostrare visivamente la forma e la distribuzione dei difetti ed è spesso utilizzato per l'ispezione completa di lotti critici di catene a rulli. Tuttavia, questo metodo è costoso e richiede un'adeguata protezione dalle radiazioni.

(II) Prove distruttive: la “prova definitiva” per la verifica delle prestazioni definitive

I test distruttivi prevedono prove meccaniche su campioni. Sebbene questo metodo distrugga il prodotto, può rivelare direttamente l'effettiva capacità portante della saldatura ed è comunemente utilizzato per le prove di tipo durante lo sviluppo di nuovi prodotti e la produzione in serie.

Prova di trazione: campioni di maglie di catena contenenti saldature vengono allungati per misurarne la resistenza alla trazione e la posizione della frattura, determinando direttamente se la saldatura presenta carenze di resistenza. Prova di piegatura: piegando ripetutamente la saldatura per osservare se compaiono cricche superficiali, vengono valutate la tenacità e la duttilità della saldatura, rilevando efficacemente microcricche nascoste e difetti di fragilità.
Esame macrometallografico: dopo la lucidatura e l'incisione della sezione trasversale della saldatura, la microstruttura viene osservata al microscopio. Questo permette di identificare difetti come penetrazione incompleta, inclusioni di scoria e grani grossolani, e di analizzare la razionalità del processo di saldatura.

IV. Misure preventive: strategie di prevenzione e riparazione dei difetti di saldatura delle catene a rulli

Per controllare i difetti di saldatura delle catene a rulli, è necessario attenersi al principio "prima la prevenzione, poi la riparazione". È necessario istituire un sistema di controllo qualità che integri materiali, processi e test durante l'intero processo, fornendo al contempo agli acquirenti consigli pratici sulla selezione e l'accettazione.

(I) Produttore: istituzione di un sistema di controllo qualità dell'intero processo

Selezione rigorosa dei materiali all'origine: selezionare acciaio di alta qualità conforme agli standard internazionali (come ISO 606) come materiale di base, assicurandosi che il contenuto di carbonio e il contenuto di impurità rientrino nell'intervallo di saldabilità. I ​​materiali di saldatura devono essere compatibili con il materiale di base e conservati in un luogo a prova di umidità e ruggine, asciugandoli prima dell'uso. Ottimizzare i processi di saldatura: in base alle specifiche del materiale di base e della catena, determinare i parametri di saldatura ottimali (corrente, tensione e velocità) attraverso test di processo e creare schede di processo per un'implementazione rigorosa. Utilizzare scanalature lavorate per garantire le dimensioni delle scanalature e la pulizia della superficie. Promuovere processi di saldatura simmetrici per ridurre le tensioni residue.

Rafforzare le ispezioni di processo: durante la produzione in serie, campionare il 5-10% di ogni lotto per prove non distruttive (preferibilmente una combinazione di ultrasuoni e liquidi penetranti), con un'ispezione del 100% richiesta per i prodotti critici. Calibrare regolarmente le apparecchiature di saldatura per garantire parametri di output stabili. Istituire un sistema di formazione e valutazione per gli operatori di saldatura per migliorare gli standard operativi.

(II) Lato acquirente: tecniche di selezione e accettazione che evitano il rischio

Standard di qualità chiari: specificare nel contratto di acquisto che le saldature delle catene a rulli devono essere conformi agli standard internazionali (come ANSI B29.1 o ISO 606), specificare il metodo di ispezione (ad esempio, test a ultrasuoni per difetti interni, test con liquidi penetranti per difetti superficiali) e richiedere ai fornitori di fornire report di ispezione qualità. Punti chiave per l'accettazione in loco: le ispezioni visive devono concentrarsi sulla garanzia che le saldature siano lisce, prive di depressioni e sporgenze evidenti e prive di difetti visibili come crepe e pori. I campioni possono essere selezionati casualmente per semplici test di piegatura per osservare anomalie nelle saldature. Per le catene utilizzate in apparecchiature critiche, si consiglia di affidare i test non distruttivi a un ente di collaudo terzo.

Scelta di un fornitore affidabile: dare priorità ai fornitori certificati secondo il sistema di gestione della qualità ISO 9001. Verificare le attrezzature di produzione avanzate e le capacità di collaudo. Se necessario, condurre un audit in loco per confermare l'integrità dei processi di saldatura e delle procedure di controllo qualità.

(III) Riparazione dei difetti: piani di risposta alle emergenze per ridurre le perdite

Per i difetti minori rilevati durante l'ispezione, è possibile attuare misure di riparazione mirate, ma è importante notare che è necessaria una nuova ispezione dopo la riparazione:

Porosità e inclusioni di scorie: per difetti superficiali superficiali, utilizzare una smerigliatrice angolare per rimuovere l'area difettosa prima di riparare la saldatura. I difetti interni più profondi richiedono la localizzazione e la rimozione tramite ultrasuoni prima di riparare la saldatura. Lievi mancanze di fusione: la scanalatura deve essere allargata e le scaglie e le impurità devono essere rimosse dall'area mancante di fusione. La saldatura di riparazione deve quindi essere eseguita utilizzando parametri di saldatura appropriati. È necessaria una prova di trazione per verificare la resistenza dopo la saldatura di riparazione.
Crepe: le crepe sono più difficili da riparare. Piccole crepe superficiali possono essere rimosse mediante molatura e poi riparate mediante saldatura. Se la profondità della crepa supera 1/3 dello spessore della saldatura o è presente una crepa passante, si raccomanda di raschiare immediatamente la saldatura per evitare rischi per la sicurezza dopo la riparazione.