Nepietiekams aizpildījums metināšanā: cēloņi, identificēšana, remonts un profilakse

Nepietiekams aizpildījums metināšanā rodas, ja pabeigtā metinājuma šuve nepietiekami aizpilda paredzēto savienojuma profilu, atstājot metinājuma virsmu vai sakni zem blakus esošās pamatmetāla virsmas. Tā var šķist neliela virsmas problēma, taču patiesā problēma ir tā, vai metinājuma šuve joprojām nodrošina projektā noteikto šķērsgriezumu, profilu un izturību.

Pareiza identifikācija ir svarīga, jo nepietiekamu pildījumu bieži jauc ar nepietiekamu iegriezumu vai nepietiekami lielu metinājumu. Šajā rokasgrāmatā ir paskaidrots, kā atpazīt šo stāvokli, kas to izraisa un kā to var labot vai novērst. Lāzera metināšanas lietojumos stabils aprīkojums, piemēram, Dynalasers sistēmas, var arī padarīt pildvielas piegādi un procesa kontroli konsekventāku.

Kas ir nepietiekama aizpildīšana metināšanā?

Vispārīgā metināšanas terminoloģijā nepietiekama aizpilde metināšanā raksturo rievas-metinājuma stāvokli, kurā metinājuma virsma vai saknes virsma atrodas zem blakus esošās pamatmetāla virsmas. Vienkārši sakot, nav pietiekami daudz nogulsnētā metinājuma metāla, lai atjaunotu paredzēto savienojuma profilu.

Tādēļ metināšanas nepietiekamais aizpildījums galvenokārt ir profila un izmēru problēma. Metinājumam var būt labs virsmas izskats un saplūšana dažās vietās, vienlaikus esot nepietiekami aizpildītam, ja rieva nav pietiekami aizpildīta.

Nepilnīga aizpildīšana ir jānošķir arī no vispārējas "neizskatīgas metinājuma šuves". Tas, vai konkrēts profils ir pieņemams, ir atkarīgs no savienojuma konstrukcijas un prasībām, kas attiecas uz darbu, tostarp rasējuma, metināšanas procedūras, projekta specifikācijas un piemērojamā metināšanas koda.

Kā izskatās apakšbēruma metinājuma šuve?

Nepilnīgas aizpildes metinājumam parasti ir pazemināta metinājuma virsma attiecībā pret apkārtējo pamatmetālu. Tomēr vizuālais novērtējums kļūst grūtāk izdarāms, ja stiegrojums paliek centrā, bet daļa no sākotnējās rievas vai slīpuma joprojām ir redzama.

Tipiskas metināšanas nepietiekamas aizpildīšanas pazīmes

Bieži sastopamie vizuālie indikatori ietver:

• Metinājuma virsma, kas atrodas zem blakus esošās pamatmetāla virsmas
• Daļa rievas vai slīpuma paliek redzami neaizpildīta
• Zema zona, kas stiepjas pāri daļai vai visai metinājuma šuvei
• Nepietiekama vāciņa uzkrāšanās pēc pēdējās caurlaides
• Neregulāra pāreja starp metinājuma virsmu un apkārtējo materiālu

Šķērsgriezuma pārbaude atvieglo stāvokļa izpratni, jo tā parāda, vai ir nogulsnēts pietiekami daudz metinājuma metāla, lai atjaunotu nepieciešamo šķērsgriezumu.

Labi izskatīgā metinājuma šuve joprojām var būt nepietiekami piepildīta

Gluda TIG šuve vai šaurs lāzermetinājums fotoattēlā var izskatīties lieliski, bet joprojām neatbilst nepieciešamā savienojuma profila prasībām.

Izskats vien nenosaka, vai metinājums ir pieņemams. Inspektoram var būt jāzina arī nepieciešamais metinājuma izmērs, savienojuma ģeometrija, metinājuma simbols, rasējuma izmēri un piemērojamie pieņemšanas kritēriji.

Tas ir īpaši svarīgi, vērtējot fotoattēlus tiešsaistē. Nedaudz ieliekta metinājuma šuve vienā pielietojumā var būt apzināta, bet citā — nepietiekama.

Kas izraisa nepietiekamu aizpildījumu metināšanā?

Nepietiekamas aizpildes cēloņi metināšanā parasti ir neatbilstība starp savienojuma tilpumu, aizpildes uzkrāšanos, kustības ātrumu un operatora tehniku. Reti ir lietderīgi vainot vienu iekārtas iestatījumu, neņemot vērā visu procesu.

Biežākie cēloņi ir:

• Pārāk liels braukšanas ātrums pieejamajai pildvielas uzklāšanai
• Nepietiekams pildmetāla vai stieples padeves ātrums
• Nepareizs degļa vai elektroda leņķis
• Slikta lodīšu izvietošana rievas malu tuvumā
• Pārāk maz gājienu dziļā vai platā rievā
• Nestabila manuālā gājiena
• Slikta koordinācija starp pildvielas piegādi un siltuma ievadi

Arī strāva ir jāņem vērā kontekstā. Vienkārša strāvas palielināšana nav universāls risinājums. Mērķis ir panākt pietiekami kontrolētu nogulsnēšanos, vienlaikus saglabājot pareizu kušanu un izvairoties no jauniem metināšanas defektiem, piemēram, kušanas trūkuma.

Automatizētajā un lāzermetināšanā darbojas tas pats princips. Pārvietošanās ātrumam, stieples padevei, stara pozīcijai, savienojuma spraugai un siltuma ievadei ir jādarbojas kopā. Atkārtojami metināšanas sistēma var efektīvāk samazināt šīs variācijas nekā atsevišķu defektu labošana pēc ražošanas.

Kāpēc metinājuma nepietiekama aizpildīšana ir problēma?

Metinājuma nepietiekamas aizpildīšanas stāvokļa nopietnība ir atkarīga no trūkstošā materiāla daudzuma un tā, kādai izturībai savienojums ir paredzēts. Sekla ieplaka uz viegli noslogota komponenta nav līdzvērtīga ievērojamam metinājuma metāla trūkumam kritiskā konstrukcijas savienojumā.

Samazināta efektīvā metinājuma šķērsgriezuma daļa

Ja savienojums balstās uz noteiktu metinājuma šķērsgriezumu, nepietiekams uzklātā metāla daudzums var samazināt efektīvo slodzes nestspēju.

Tas jo īpaši attiecas uz rievu metinājumiem, kur paredzams, ka pabeigtais metinājums atjaunos noteiktu savienojuma daļu. Problēma nav tikai tā, ka metinājums "izskatās zems". Bažas rada tas, vai nepieciešamā ģeometrija patiešām ir sasniegta.

Stresa koncentrācija un nogurums

Izteikta depresija vai pēkšņa pāreja var darboties kā lokāla stresa koncentrācija.

Atkārtotas slodzes ietekmē šajās zonās var rasties lielāki lokālie spriegumi nekā gludam metinājuma profilam. Tas nenozīmē, ka katra nepietiekami aizpildītā metinājuma šuve neizdosies, bet tas izskaidro, kāpēc profila prasības kļūst svarīgākas nogurumam jutīgās lietojumprogrammās.

Pārbaudes un pieņemšanas problēmas

Viens no svarīgākajiem praktiskajiem punktiem ir tas, ka nepietiekamu aizpildījumu nevajadzētu pieņemt vai noraidīt, tikai aplūkojot fotoattēlu.

Pārbaudes laikā var būt jāņem vērā:

• Inženiertehniskais rasējums
• Nepieciešamais metinājuma izmērs vai efektīvais kakls
• Savienojuma veids
• Metināšanas procedūras specifikācija
• Piemērojamais ražošanas kods
• Projektam specifiski pieņemšanas kritēriji

Dažās situācijās projektēšanas inženieris var apstiprināt nosacījumu, pamatojoties uz pierādīto efektīvo metinājuma izmēru vai projektam specifiskām prasībām. Šis lēmums ir jādokumentē, nevis jāpieņem, ka tas tiek pieņemts ražošanas cehā.

Nepietiekams pildījums pret nepietiekamu griezumu metināšanā

Nepietiekams pildījums un nepietiekami iegriezta metināšanas defekts var parādīties tuvu viens otram, tāpēc pat pieredzējuši metinātāji un inspektori dažreiz diskutē par robežu starp tiem.

Visnoderīgākā atšķirība ir tā, kāda materiāla trūkst un kur tā trūkst.

Noderīgs praktisks noteikums ir vispirms aplūkot rievu.

Ja sākotnējais slīpums joprojām ir redzams, jo savienojums nav pilnībā aizpildīts, stāvoklis norāda uz nepietiekamu aizpildījumu. Ja rieva ir aizpildīta, bet blakus esošais pamatmetāls metinājuma vietā ir izkusis, to neatjaunojot, tas ir raksturīgāks nepietiekamam griezumam.

Abi var rasties vienā un tajā pašā vispārējā apgabalā, tāpēc pārbaudei jākoncentrējas uz faktisko ģeometriju, nevis tikai uz defekta nosaukumu.

Nepietiekams pildījums pret nepietiekami lielu metinājumu

Nepietiekams pildījums un nepietiekami izmērots metinājums ir saistīti, bet ne identiski.

Nepietiekams aizpildījums metināšanā raksturo metinājuma profilu attiecībā pret apkārtējo materiālu vai paredzēto rievas aizpildījumu. Nepietiekams metinājuma izmērs nozīmē, ka uzklātā metinājuma šuve neatbilst noteiktām izmēru prasībām, piemēram, nepieciešamajam filca metinājuma posmam vai efektīvajam atveres izmēram.

Tādēļ metinājums var vizuāli šķist “zems”, automātiski nepierādot, ka visi nepieciešamie izmēri ir nepietiekami. Var notikt arī pretējais: metinājums var izskatīties relatīvi pabeigts, bet joprojām neatbilst nepieciešamajam izmēram.

Šī atšķirība kļūst īpaši noderīga filejas metinājumiem, konusveida savienojumiem un daļējas caurduršanas metinājumiem, kur pieņemšanai jābalstās uz faktiskajām projektēšanas prasībām, nevis pieņēmumu, ka katram metinājumam jāsasniedz konkrēta redzama mala.

Kā novērst nepietiekamu aizpildījumu metināšanā

Pareizais metināšanas nepietiekamas aizpildes labošanas veids ir atkarīgs no tā, kad tā tiek atklāta un kāda remonta procedūra tiek piemērota. Daudzās situācijās var būt lietderīgi pievienot vēl vienu lodīti, taču to nevajadzētu uzskatīt par automātisku remontu katrā darbā.

Ja pēc metināšanas tiek atklāts nepietiekams aizpildījums, parasti vispirms nosaka tā apjomu un apstiprina nepieciešamo galīgo profilu. Pēc tam skarto zonu var notīrīt vai sagatavot atbilstoši nepieciešamībai, uzklāt papildu metinājuma metālu, atjaunot profilu un atkārtoti pārbaudīt salaboto zonu.

Ja problēma rodas metināšanas laikā, pirms turpināt procesu, labāk ir novērst problēmu. Tas var nozīmēt metināšanas gājiena palēnināšanu, pildvielas uzklāšanas palielināšanu, degļa pārvietošanu, lodīšu izvietojuma maiņu vai vēl vienas plānotas metināšanas kārtas pievienošanu.

Lāzera metināšanā īpaši svarīga ir vienmērīga stieples padeve un precīza izlīdzināšana. Dynalasers lāzera metināšanas sistēmas integrē lāzera avotu, metināšanas galviņu, stieples padevi un procesa vadību koordinētā iestatījumā, palīdzot operatoriem uzturēt vienmērīgākus metināšanas apstākļus un samazināt ar procesu saistīto nepietiekamo piedevu metināšanā.

Svarīgākais princips ir novērst iemeslu, kāpēc savienojums netika aizpildīts, nevis vienkārši nosegt redzamo ieplaku.

Kā novērst nepietiekamu aizpildījumu metināšanas laikā

Apgūt, kā novērst nepietiekamu metināšanas stiegrojumu, galvenokārt ir svarīgi līdzsvarot nogulsnējumu daudzumu ar savienojuma tilpumu. Procesa gaitā ir jānovieto pietiekams metinājuma metāla daudzums pareizajā vietā, neupurējot kušanu vai neradot pārmērīgu stiegrojumu.

Īpaši noderīgas ir piecas vadības ierīces:

1. Pielāgojiet pārvietošanās ātrumu nogulsnēšanas ātrumam. Pārvietošanās ātrāk, nekā var uzklāt pildmetālu, ir bieži sastopams ceļš uz nepilnīgu profilu.
2. Izmantojiet atbilstošu stieples padeves vai pildvielas ātrumu. Metināšanas vannai ir nepieciešams pietiekami daudz materiāla, lai vienmērīgi aizpildītu rievu.
3. Saglabājiet pareizu degļa pozīciju un leņķi. Nepareiza novietojuma dēļ viena rievas puse var būt nepietiekami aizpildīta.
4. Ieplānojiet pietiekami daudz šuvju atbilstoši savienojuma ģeometrijai. Dziļām vai platām rievām var būt nepieciešamas vairākas kontrolētas gājiena daļas, nevis viena pārāk liela gājiena daļa.
5. Ražošanas laikā pārbaudiet metinājuma profilu. Zemas zonas veidošanās atklāšana pirms savienojuma pabeigšanas samazina remonta darbu apjomu.

Atkārtotai ražošanai procesa stabilitāte kļūst īpaši vērtīga. Iekārtas, kas uztur nemainīgu jaudu, padeves apstākļus un pildstieples padevi, palīdz samazināt atšķirības starp vadiem.

Nepilnīga aizpildīšana lāzermetināšanā

Lāzermetināšana rada koncentrētu siltuma padevi un var radīt šauras, tīras šuves ar relatīvi lielu kustības ātrumu. Šīs priekšrocības nozīmē arī to, ka izmaiņas savienojuma pielāgojumā, stara pozīcijā vai pildvielas piegādē var ātri ietekmēt metinājuma profilu.

Tipiski lāzermetināšanas nepietiekamas aizpildīšanas faktori ir pārmērīgs padeves ātrums, nepietiekama pildstiepes padeve, savienojuma spraugas variācijas un nepareiza izlīdzināšana starp staru, stiepli un šuvi.

Tāpēc stabils procesa logs ir svarīgāks par vienkāršu jaudas palielināšanu. Dynalasers rokas lāzermetināšanas sistēmas ir paredzētas, lai nodrošinātu vienmērīgu lāzera jaudu un koordinētu stieples padevi, palīdzot operatoriem uzturēt atkārtojamāku metināšanas laukumu un samazināt defektus, kas saistīti ar nestabiliem procesa apstākļiem.

Bieži uzdotie jautājumi par nepietiekamu aizpildījumu metināšanā

Vai nepietiekama aizpilde rodas tikai rievu metinājumos?

Šo terminu visbiežāk lieto rievu metināšanas apstākļiem, kur metinājuma virsma vai sakne atrodas zem blakus esošās pamatmetāla virsmas. Filca metinājumu gadījumā inspektori bieži vien tiešāk koncentrējas uz nepieciešamo stieples garumu, efektīvo atveri un norādīto metinājuma izmēru.

Tā kā terminoloģija un pieņemšanas kritēriji var atšķirties atkarībā no piemērojamā standarta, drošākā pieeja ir noteikt faktisko izmēru stāvokli pirms defekta nosaukuma piešķiršanas.

Vai nepietiekami piepildīta metinājuma šuve joprojām var izturēt pārbaudi?

Iespējams, bet to nekad nevajadzētu pieņemt.

Pieņemšana ir atkarīga no piemērojamā koda, savienojuma konstrukcijas, nepieciešamā metinājuma izmēra, tehniskā rasējuma un projekta specifikācijas. Dažos inženiertehniskos pielietojumos var būt atļauts konkrēts profils, ja ir pierādīts nepieciešamais efektīvais metinājuma izmērs, savukārt citās specifikācijās nepietiekams aizpildījums tiek uzskatīts par nepieņemamu.

Ja prasība nav skaidra, lēmums jānodod atbildīgajam metināšanas inspektoram vai inženierim.

Vai NDT var noteikt, vai metinājuma šuve ir nepietiekami piepildīta?

Nepietiekams pildījums galvenokārt ir virsmas profila un dimensiju stāvoklis, tāpēc vizuāla pārbaude un tiešie mērījumi parasti ir svarīgi tā identificēšanai.

Tādas metodes kā PT, MT, UT vai RT kalpo dažādiem mērķiem, un tās nevajadzētu automātiski uzskatīt par izmēru pārbaudes aizstājējiem. Piemēram, metinājums var neradīt atbilstošu iespiešanās indikāciju, vienlaikus neatbilstot nepieciešamajam profilam vai metinājuma izmēram.

Tāpēc pārbaudes metodei un pieņemšanas atbildībai jāatbilst piemērojamai procedūrai un projekta specifikācijai.

Secinājumi

Nepietiekams aizpildījums metināšanā ir kas vairāk nekā tikai kosmētisks ieplaka. Svarīgs jautājums ir, vai pabeigtā metinājuma šuve nodrošina savienojuma projektam nepieciešamo profilu un efektīvo šķērsgriezumu. Pareiza diagnoze nozīmē arī nepietiekama aizpildījuma atdalīšanu no nepietiekami iegriezumiem un pārāk maza izmēra metinājuma šuves, nevis tikai vērtēt šuves izskatu.

Laba parametru kontrole, pietiekama pildvielas uzklāšana, stabila tehnika un agrīna profila pārbaude var novērst lielāko daļu gadījumu. Lāzera metināšanā atkārtojama sistēma, piemēram, Dynalasers, var vēl vairāk samazināt procesa variācijas un palīdzēt operatoriem radīt vienmērīgākus metināšanas profilus.