Biết cách các vết nứt hình thành
Một trong những mục tiêu chính của bất kỳ chế tạo mối hàn nào là ngăn ngừa các lỗi của mối hàn, đặc biệt là các vết nứt. Các vết nứt là nghiêm trọng nhất trong tất cả các lỗi của mối hàn và không thể chấp nhận được trong hầu hết các trường hợp. Việc làm lại cướp đi thời gian và vật chất quý giá của công ty (nghĩa là tiền bạc), vì vậy việc phòng ngừa là mối quan tâm hàng đầu.
Các vết nứt không phải lúc nào cũng xảy ra ngay sau khi hàn và một số vết nứt nhất định, chẳng hạn như vết nứt ở dưới, có thể không hở ra bề mặt mối hàn. Các vết nứt có thể phát triển theo thời gian sau khi mối hàn chịu tải trong khi sử dụng. Tải trọng kéo và mỏi; uốn, xoắn hoặc uốn cong; cũng như sự giãn nở và co lại nóng và lạnh, tất cả đều có thể xảy ra rất lâu sau khi hàn, có thể là hai ngày, hai tháng hoặc thậm chí hai năm.
Nguyên nhân chính gây ra vết nứt là khi ứng suất bên trong vượt quá độ bền của kim loại mối hàn, kim loại cơ bản hoặc cả hai. Và một khi tiêu điểm cho những ứng suất này ( Tức là ứng suất tăng lên, phát triển và tích tụ, vết nứt có thể lan rộng).
Khiếm khuyết hoặc gián đoạn?
Sự gián đoạn là lỗi mối hàn có thể hoặc không đủ nghiêm trọng để gây ra sự từ chối. Việc nó có vi phạm các thông số kỹ thuật của mã hay không sẽ tùy thuộc vào việc kiểm tra thêm của người có thẩm quyền đối với các yêu cầu của mã hoặc các thông số kỹ thuật đảm bảo chất lượng nội bộ. Nếu lỗi vi phạm một trong hai điều này, nó sẽ trở thành lỗi. Khiếm khuyết cần sửa chữa, nhưng sự gián đoạn thì không. Vi phạm các yêu cầu của khách hàng thường thuộc quy tắc gián đoạn và mối hàn sẽ phải được sửa chữa.
Nói tóm lại, các khiếm khuyết luôn là những điểm không liên tục, nhưng không phải tất cả các điểm không liên tục đều là khiếm khuyết.
Buck dừng lại ở đâu?
Trách nhiệm của cả thợ hàn và người giám sát đều ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn. Người thợ hàn phải chịu trách nhiệm về lỗi khi đó là do trình độ kỹ năng hoặc kỹ thuật lắng đọng mối hàn của mình. Các đặc điểm mối hàn như hàn không hoàn toàn, đường viền hạt lồi hoặc lõm quá mức và kích thước mối hàn không phù hợp đều có thể do kỹ thuật hàn kém, tốc độ di chuyển không phù hợp, thao tác điện cực kém, cài đặt thông số mối hàn không chính xác, cũng như không thông báo cho giám sát về sự cố với máy hàn. công việc trong tầm tay.
Người giám sát phải đảm bảo thợ hàn có các công cụ cần thiết để thực hiện công việc hiệu quả. Họ phải duy trì chương trình an toàn tại cửa hàng tuân thủ các quy định của OSHA. Họ cũng nên, trong số những thứ khác, đảm bảo thợ hàn đang sử dụng đúng kim loại cơ bản và kim loại phụ; có kiểm tra quy trình hàn phù hợp; làm việc với thiết bị hàn đầy đủ và chức năng; được đào tạo thợ hàn hiệu quả và ý nghĩa; và làm việc với các mối hàn được thiết kế phù hợp, dễ tiếp cận.
Trách nhiệm thường vượt ra ngoài người thợ hàn và người giám sát, đặc biệt là khi các vấn đề liên quan đến thiết kế cho sản xuất xuất hiện. Ví dụ, khả năng tiếp cận mối nối ngày nay đã trở thành một vấn đề lớn hơn vì nhiều nhà thiết kế không quen thuộc đầy đủ với các yêu cầu về việc đặt một mối hàn có thể sử dụng được, không có lỗi. Người thợ hàn có thể mang súng hàn hồ quang kim loại khí, điện cực hàn hồ quang kim loại có che chắn hoặc mỏ hàn hồ quang vonfram khí đến khu vực làm việc mà vẫn nhìn thấy mối nối hay anh ta bị mù khi hàn? Người thợ hàn có đủ chỗ để thao tác điện cực ở tất cả các góc cần thiết để tạo mối hàn tốt mà vẫn nhìn thấy mối nối không?
Nếu không có giải pháp thay thế thiết kế nào tồn tại, người quản lý phải lập kế hoạch cho các lỗi mối hàn tiềm ẩn. Nếu mối hàn bị lỗi không thể chấp nhận được, người thợ có thể cho máy mài vào mối hàn để loại bỏ mối hàn xấu không? Nếu vậy, mối hàn sẽ được sửa chữa như thế nào? Thợ hàn hoặc người giám sát có thể trả lời tất cả những câu hỏi này, nhưng giải pháp tốt nhất thường cần có ý kiến đóng góp từ khách hàng và nhà thiết kế sản phẩm.
Vết nứt miệng núi lửa
Bể hàn có một lượng lớn ứng suất tích hợp từ sự co lại hoặc co ngót của kim loại mối hàn. Kim loại lỏng đang ở trạng thái giãn nở hoặc thể tích cực đại, vì vậy khi nguội đi và đông đặc lại, nó chỉ có một hướng duy nhất để đi. Nếu vũng hàn không có đủ thể tích sau khi làm mát để vượt qua ứng suất co ngót, vết nứt miệng núi lửa sẽ hình thành, thường ở gần cuối mối hàn, ở vùng ứng suất cao, cường độ thấp (xem Hình 1 ). Đó là cách giảm căng thẳng của mối hàn.
Chiều dài của vết hàn cũng chịu ứng suất cao, do đó vết nứt miệng núi lửa có thể rất dễ dàng di chuyển trở lại trên toàn bộ chiều dài của đường tâm mối hàn. Đây là một vấn đề phổ biến ở nhôm và một số dụng cụ và thép khuôn. Cách khắc phục rất đơn giản: Đổ đầy miệng hố đến hết tiết diện của nó (bằng với kích thước mối hàn) trước khi hàn xong. Bạn có thể thực hiện điều này bằng nhiều phương pháp khác nhau. Bạn có thể tạm dừng hai hoặc ba giây ở cuối mối hàn trước khi dừng hồ quang; hoặc bạn có thể chọn lùi lại (hướng di chuyển ngược lại) khoảng 0,5 inch ở cuối hạt.
Hạt lõm
Biên dạng hạt quá lõm là một vấn đề phổ biến với các mối hàn phi lê, đặc biệt là các mối hàn trên thép không gỉ, hợp kim INCONEL® và nhôm, nhưng thép cacbon trơn không tránh khỏi. Một lượng lõm nhất định có thể được chấp nhận, tùy thuộc vào yêu cầu hàn. Nhưng đường viền mép hàn lõm quá mức (xem Hình 2 ) là một ứng cử viên nghiêm trọng cho nứt đường tâm. Nó thường xảy ra ngay lập tức khi hàn nhôm (thường được gọi là “nứt nóng”) và hơi chậm lại ở các vật liệu khác, sau khi kim loại nguội xuống khoảng nhiệt độ phòng.
Vấn đề với các mối hàn lõm rất giống với các vết nứt miệng núi lửa. Việc giảm cổ họng mối hàn làm giảm đáng kể độ bền của nó, bởi vì không có đủ kim loại phụ trong mặt cắt ngang của mối hàn để chống lại ứng suất co ngót. Điều này có nghĩa là những ứng suất đó được kiểm soát và vết nứt phát triển. Nếu mối hàn không đủ độ sâu của họng, nó có thể không đủ độ bền.
Cũng giống như các vết nứt miệng núi lửa, việc ngăn chặn vết nứt ở tâm như vậy không khó. Hai thủ phạm chính là tốc độ di chuyển và cài đặt điện áp không chính xác. Điện áp là thước đo “áp suất” điện, một lực đẩy xuống bề mặt của kim loại hàn lỏng. Việc giảm một chút điện áp hồ quang (1 đến 1,5 V) có thể tạo ra sự khác biệt lớn trong đường viền của đường hàn. Tuy nhiên, việc giảm điện áp quá nhiều có thể dẫn đến đường viền mép hàn lồi nghiêm trọng. (Lưu ý rằng GMAW xung đưa ra các cân nhắc khác nằm ngoài phạm vi của bài viết này.)
Nếu bạn đặt điện áp quá cao, vũng hàn sẽ khó kiểm soát và điều này có thể khuyến khích bạn tăng tốc độ di chuyển. Điều này đến lượt nó làm cho bạn không đủ độ sâu mối hàn và độ bền mối hàn. Khi hồ bơi vượt lên trước vòng cung, nó sẽ kết thúc. Bạn có thể sẽ gặp phải tình trạng thâm nhập không hoàn toàn, thiếu sự kết dính và cắt xén ( các vấn đề phổ biến khi hàn dọc xuống). Trên thực tế, việc thực hiện một mối hàn góc dọc xuống với một họng hàn có thể chấp nhận được đòi hỏi phải kiểm soát vũng hàn thành thạo. Để tránh những vấn đề này, hãy giảm tốc độ di chuyển và cho mối hàn thời gian để tạo đường viền mép chấp nhận được.
Hạt lồi
Các đường viền hạt quá lồi (nghĩa là gia cố mối hàn quá mức) thường không liên quan đến nứt mối hàn, mặc dù các mối hàn như vậy có thể gây ra vấn đề. Bạn có thể lãng phí rất nhiều thời gian và kim loại hàn lắng đọng một biên dạng hạt quá cao. Một mối hàn như vậy là khó coi và hầu như luôn không được chấp nhận, chủ yếu là do góc quay lại của mối hàn với kim loại cơ bản (xem Hình 3 ).
Hình dạng hạt như vậy có thể ảnh hưởng đến vết nứt, đặc biệt là vết nứt xảy ra theo thời gian. Vết nứt thường hướng xuống kim loại cơ bản, ngay tại chân mối hàn. Nếu bạn không tạo ra sự chuyển tiếp trơn tru của kim loại mối hàn sang kim loại cơ bản, bạn có thể làm gián đoạn dòng lực xuyên qua mối hàn. Khối lượng lớn kim loại mối hàn như vậy tạo ra lực co ngót đáng kể. Khi các lực này vượt quá cường độ của mối hàn, vết nứt xảy ra.
Để tránh vấn đề này, hãy thử tăng tốc độ di chuyển. Bạn cũng có thể xem cài đặt điện áp của mình. Một sự gia tăng nhỏ điện áp sẽ làm tăng áp suất điện, buộc đường viền mối hàn xuống một biên dạng dễ chấp nhận hơn.
khuyết điểm cắt xén
Các lỗi của vết cắt xén (xem Hình 4 ) làm giảm độ dày của kim loại cơ bản nơi kim loại cơ bản gặp kim loại phụ. Sự mất mát kim loại này làm gián đoạn quá trình truyền ứng suất từ thành viên này sang thành viên khác thông qua mối hàn. Nếu nghiêm trọng, điều này tạo ra một điểm tập trung ứng suất và có khả năng tích tụ và bắt đầu một vết nứt nhanh chóng.
Trên các mối nối chịu ứng suất cao, mức độ xén có thể chấp nhận được gần bằng không. Các mã D1.1, D1.2, D1.5 và D1.6 của Hiệp hội hàn Hoa Kỳ có giới hạn cắt xén cực thấp có thể chấp nhận được, tùy thuộc vào hướng của lỗi trong mối quan hệ với hướng ứng suất tác dụng và độ dày của kim loại cơ bản.
Undercut phát triển do kỹ thuật hàn và cài đặt quy trình không phù hợp. Nó thường không có nguyên nhân duy nhất nhưng có thể đến từ nhiều yếu tố, bao gồm cài đặt điện áp không chính xác, tốc độ di chuyển và góc làm việc của điện cực. Đặc biệt đối với các mối hàn góc, nếu điện áp (áp suất điện) quá cao và góc điện cực nghiêng về chi tiết này hơn so với chi tiết khác, thì lực hồ quang sẽ “cuốn trôi” chi tiết được ưu tiên ở chân mối hàn. Nếu điện cực nghiêng về một thành viên nhiều hơn và tốc độ di chuyển quá nhanh, hồ quang sẽ tự nhiên làm tan chảy thành viên như một phần của quá trình nung chảy, nhưng tốc độ di chuyển cao sẽ không cho phép điện cực nóng chảy lấp đầy khu vực bị rửa trôi, kết quả là trong một mối hàn không thể chấp nhận được.
Để ngăn ngừa những khiếm khuyết này, hãy cố gắng hết sức để duy trì mức điện áp phù hợp. Đối với các quy trình điện áp không đổi (hàn GMAW không xung và hàn hồ quang lõi thuốc), điện áp duy trì khá ổn định và có thể điều chỉnh bằng tay. Đối với các quy trình dòng điện không đổi, GTAW và SMAW, điện áp thay đổi theo độ dài hồ quang. Nếu bạn tăng chiều dài hồ quang, bạn sẽ tăng điện áp hồ quang. Đảm bảo duy trì góc điện cực chính xác và thử giảm tốc độ di chuyển để cho phép quá trình lắng đọng mối hàn thực hiện công việc của nó.
Lạnh Lapping
Chồng chéo (xem Hình 4), hoặc chồng chéo, nghiêm trọng hơn bạn nghĩ. Nếu chân mối hàn vẫn đủ lạnh để nó không kết dính với kim loại cơ bản, thì mối hàn sẽ chỉ phủ lên hoặc nằm trên bề mặt kim loại cơ bản mà không kết dính. Điều này không để lại sự liên tục giữa kim loại mối hàn và kim loại cơ bản, vì vậy không có đường dẫn cho ứng suất truyền qua mối hàn vào bộ phận liền kề. Một ví dụ cổ điển về ứng suất tăng, sự chồng chéo như vậy sẽ mở ra cơ hội cho vết nứt nếu ứng suất tích tụ đến mức không thể chấp nhận được.
Một lần nữa, cách khắc phục không khó. Nếu bạn không thao tác điện cực đồng đều giữa hai kim loại cơ bản, thì mối hàn sẽ ưu tiên thành viên này hơn thành viên kia và các thông số làm việc (ampe và vôn) sẽ không hóa lỏng kim loại cơ bản một cách đồng đều. Chồng chéo là một lỗi phổ biến khi bạn phải hàn mù. Rõ ràng, việc phải đoán vị trí của mối nối sẽ không mang lại kết quả thuận lợi.
Các mã AWS yêu cầu một “sự chuyển đổi suôn sẻ” ở chân mối hàn. Điều này đảm bảo rằng các ứng suất hàn chảy đều và quan trọng nhất là ngăn chặn các vết nứt có hại hình thành.