Шов не держит, трещины, холодная сварка: в каком порядке искать
Когда шов не держит, первым делом крутят параметры, хотя параметры как раз менялись последними. Ниже порядок, по которому идём мы, получив от клиента отказавшую деталь: сначала определить группу неисправности, потом найти одно число, которое отсекает лишние версии.
Сначала три группы, потом параметры
Плохой шов на ультразвуковой машине для металла почти всегда попадает в одну из трёх групп: не хватило энергии, перебор энергии, детали не прилегали друг к другу как следует. В изломе они выглядят по-разному, и первое измерение у каждой своё.
Крутят настройки по кругу именно потому, что три группы принимают за одну проблему. Добавили амплитуду — дефект контакта стал хуже. Убрали — стало хуже с энергией. Определите группу, и ручки обретут направление.
| Группа | Как выглядит излом | Какое число смотреть первым |
|---|---|---|
| Не хватило энергии | Блестящая неспаянная поверхность, островки соединения мелкие и редкие | Усилие отрыва, затем амплитуда против базовой линии первого дня |
| Перебор энергии | Утоньшение металла, глубокие вмятины, хрупкий излом, трещины по краю отпечатка | Толщина после сварки и профиль поверхности |
| Детали не прилегали | Середина схвачена, один край нет; или сместилось положение сварки | Картина излома по месту, затем опора наковальни и плоскостность торца |
Что измерять: порядок жёсткий
Порядок важнее списка. Каждый шаг либо закрывает группу, либо оставляет одного подозреваемого, поэтому ничего не измеряется дважды и ничего не крутится на ощущение.
- Оторвите одну деталь до разрушения. Где порвалось, говорит больше, чем сколько ньютонов. Разрыв по основному металлу значит, что граница раздела держит. Разрыв по границе значит, что не держит. Трещина от одного края внутрь значит, что нагрузка изначально шла неравномерно.
- Сравните амплитуду с базовой линией. Амплитуду первой детали мы записываем и храним. Если сегодня она ниже, чем в первый день, смотрите колебательную систему и волновод, а не настройки.
- Измерьте импеданс всей колебательной системы. Сдвиг здесь означает, что изменился преобразователь, бустер или волновод, а не процесс. Новый волновод, треснувшая керамика, ослабленная шпилька видны именно в этом числе.
- Посмотрите торец волновода под увеличением и проверьте наковальню. Кольца износа, налипание алюминия, потеря плоскости. Затем убедитесь, что деталь полностью опирается под линией сварки. Свес за край наковальни даёт дефект, который не лечится параметрами.
- Только теперь регулируйте, по одному изменению. Амплитуда шагами около десяти процентов, затем время сварки, затем давление. После каждого шага повторяйте тот же тест на отрыв на том же материале. Два изменения сразу — результат нечитаем.
Чаще всего поиск заканчивается на четвёртом шаге. В наших сервисных записях торец волновода и наковальня дают больше повторных отказов, чем генератор, и оба видны без приборов. Если нужен более широкий контекст параметров, в материале про контроль качества и сравнение процессов разобрано, как амплитуда, время и давление уравновешивают друг друга.
Восемь дефектов и по три подозреваемых
| Что видно | Три подозреваемых, от вероятного к редкому | Чем отсекается версия |
|---|---|---|
| Граница не соединена, металл блестит | Амплитуда ниже рабочего окна; давление не доходит до деталей; масло или окисел на поверхности | Амплитуда против базовой линии, затем образец, протёртый растворителем |
| Схвачено в середине, открыто с края | Деталь свисает с наковальни; торец не плоский; деталь установлена со смещением | Картина излома по месту, затем перекрытие наковальни под линией сварки |
| Пережог, металл утоньшён | Слишком высокая амплитуда; слишком долго; слишком большое давление | Толщина до и после, плюс глубина вмятины по отпечатку |
| Трещина вдоль шва | Высокая амплитуда; кромка волновода стёрлась в остриё; деталь не зафиксирована | Фото торца под увеличением, затем шаг вниз по амплитуде |
| Трещина поперёк шва | Усадка при остывании; избыточное давление; твёрдое состояние материала | Направление поверхности излома и запись давления |
| Глубокие вмятины, металл налип на волновод | Высокая амплитуда вместе с высоким давлением; шероховатый торец; накопление тепла за смену | Состояние торца, затем температура поверхности после серии деталей |
| Пакет фольги схвачен только снаружи | Суммарная толщина выше возможностей машины; окисел между слоями; давления не хватает на пакет | Расслоить пакет слой за слоем и посмотреть каждую границу |
| Соединение медь-алюминий становится хрупким | Энергии хватает на рост интерметаллида; загрязнённая поверхность; слишком долго | Вид и цвет излома, затем время сварки против исходной настройки |
Холодная сварка: совсем не схватилось или схватилось частично
Два разных дефекта называют одним словом. В первом случае граница вообще не соединилась и расслаивается чисто. Во втором соединились отдельные островки, остальное нет: деталь держит небольшое усилие, потом отходит.
Чистое расслоение без единого островка — это проблема энергии или контакта, а не уплывшая сама по себе настройка. Проверьте три вещи: амплитуда на месте первого дня, давление реально доходит до деталей, поверхность чистая. Остатки флюса или плёнка штамповочного масла дают такой излом сами по себе.
Островки в части шва, а рядом чистый металл, указывают на геометрию. Волновод не параллелен детали, деталь не плоская, наковальня не подпирает линию. Быстрая проверка: сварите тот же материал в другом месте торца. Если плохо только в одном месте, дефект уходит вместе с оснасткой. Если плохо везде одинаково, дело в энергии.
Если усилие отрыва падает неделями, а не за одну ночь, первый подозреваемый — волновод. Износ торца меняет то, как энергия входит в деталь, задолго до того, как появится видимое повреждение; об этом отдельный материал про износ волноводов.
Трещины: место начала объясняет причину
Трещина вдоль шва обычно означает, что энергия подавалась линией, а не площадью. Высокая амплитуда либо кромка волновода, стёртая в остриё, собирают напряжение на границе отпечатка. Сначала смотрите торец, затем опускайтесь на шаг по амплитуде и варите новый образец.
Трещина поперёк шва чаще механическая, чем акустическая. Соединение сжимается при остывании, а оснастка держит его жёстко; либо давление было таким, что деталь деформировалась. Если трещина появляется только на сильно зажатых деталях, смотрите оснастку.
Трещина ровно от края наковальни — самый ясный случай. Материал под волноводом колебался, материал за краем наковальни нет, и граница приняла разницу. Помогает сдвинуть деталь или расширить наковальню; настройки не помогут.
Два случая, которые обманывают
Пакет тонкой фольги может выглядеть проваренным целиком, а через время расслоиться. Наружные слои соединяются первыми, потому что чувствуют волновод и наковальню напрямую, а середина получает то давление, что дошло. Тест всего пакета на отрыв это скрывает. Расслоите: если средние слои отделяются чисто, шов держится только оболочкой.
Медь с алюминием — второй случай. Соединение проходит тест на отрыв и остаётся неверным: на границе вырос хрупкий интерметаллид, который держит растяжение и трескается при изгибе. Для таких соединений добавьте в приёмку изгиб или отслаивание. Одно усилие отрыва будет и дальше пропускать детали, которые откажут у клиента.
Ремонт или замена
Изношенный или выкрошенный торец можно перешлифовать, пока общая длина ещё настраивается в резонанс. После шлифовки меняются и амплитуда, и частота, поэтому первую деталь надо варить заново и заново записать базовую линию. Волновод, шлифованный дважды, обычно дешевле заменить, чем продолжать гоняться за ним.
Преобразователь или бустер, у которого уехал импеданс, меняют, а не подстраивают. То же с системой, которая не держит частоту при нагреве. На стороне генератора срабатывание по току или температуре — это симптом: проверьте кабель, разъём и землю, прежде чем открывать генератор, потому что плохой контакт в кабеле даёт такое же срабатывание, как отказавшая плата.
Что бы ни менялось, закрытие работы одинаковое: измерить амплитуду, измерить импеданс, сварить пять деталей и оторвать все пять. Без этих чисел ремонт остаётся догадкой, которая случайно сработала в тот вечер.
Что спрашивают
Отрыв проходит, а клиент сообщает о трещинах после сборки.
Отрыв нагружает соединение в одном направлении. Трещины после сборки обычно приходят от изгиба, вибрации или термоциклирования, а соединение с тонкой хрупкой прослойкой держит растяжение и не держит изгиб. Добавьте изгиб в контроль для медь-алюминия и для пакетов очень тонкой фольги, и смотрите поверхность излома, а не только число.
Те же настройки вчера работали, сегодня нет.
Настройки не уплывают, уплывает железо. По порядку: состояние торца, положение наковальни, давление воздуха у машины, а не у компрессора, затем импеданс системы. Если все четыре в норме, сверьте партию материала: твёрдость и толщина окисла различаются от поставки к поставке, и обе меняют рабочее окно.
Можно просто поднять амплитуду при холодной сварке?
Иногда да, и это покупает проблему крупнее. Если причина в контакте или геометрии, добавленная амплитуда сильнее вдавливает волновод в деталь, которая и не была нормально подпёрта: торец изнашивается быстрее, а отказ переходит в трещины. Поднимайте амплитуду только после того, как показано, что граница чистая, плоская и полностью опирается.
Как часто перезаписывать базовую линию?
После любого изменения колебательной системы: новый волновод, шлифованный волновод, новый преобразователь, новый генератор. В остальное время раза в квартал достаточно, чтобы поймать медленный дрейф. Смысл базовой линии в сравнении при тех же условиях; сравнивать с линией от другого железа бессмысленно. В наших открытых данных по окну амплитуд видно, насколько меняется усилие отрыва внутри рабочего окна для соединения 70 мм² медь-алюминий.
Пришлите нам излом
Если есть отказавшая деталь и непонятно, к какой группе она относится, присылайте. Фотография поверхности излома под увеличением, показание амплитуды в день сварки и тогдашние настройки обычно позволяют назвать причину до того, как что-то будет крутиться. Если удобнее пройти по шагам в разговоре, наши инженеры отвечают в течение 24 часов.