การวิเคราะห์สาเหตุการแตกร้าวจากการเชื่อมระหว่างแผ่นเหล็กกับเพลาของดรัมเครน

การวิเคราะห์รอยแตกร้าวจากการเชื่อมดรัมเครนนี้ ตรวจสอบกรณีที่เครนใช้งานมาเป็นเวลานานเกิดรอยแตกร้าวที่รอยเชื่อมระหว่างแผ่นเว็บดรัมและเพลาดรัม แม้ว่าความเสียหายที่มองเห็นได้จะดูเหมือนเป็นปัญหาความล้าของโลหะเฉพาะจุด แต่สาเหตุที่แท้จริงอาจเกี่ยวข้องกับการออกแบบโครงสร้าง ขั้นตอนการเชื่อม สภาพของวัสดุ การถ่ายโอนความเค้น คุณภาพการผลิตและการประกอบ และสภาวะการใช้งาน

1. ความสัมพันธ์ระหว่างดรัมเครน แผ่นเว็บ ดุม และเพลา

ในอุปกรณ์ยก ดรัมเป็นส่วนประกอบส่งกำลังที่สำคัญ ใช้สำหรับม้วนลวดสลิงและยกหรือดึงสิ่งของ ดรัมเชลล์ทำหน้าที่รองรับลวดสลิง ในขณะที่แผ่นเชื่อมมักจะติดตั้งอยู่ที่ปลายทั้งสองข้างของดรัมเชลล์เพื่อเชื่อมต่อดรัมเชลล์กับดุมหรือเพลา

ในโครงสร้างทั่วไป ดุมล้อจะถูกเชื่อมติดกับตรงกลางของแผ่นเว็บ จากนั้นดุมล้อจะเชื่อมต่อกับเพลาของดรัมโดยใช้ลิ่ม และเพลาจะได้รับการรองรับด้วยตลับลูกปืน ในกรณีนี้ แผ่นเว็บจะถูกเชื่อมติดกับเพลาของดรัมโดยตรง และเพลาของดรัมเป็นเพลายาว

ดังนั้นแผ่นเชื่อมจึงไม่ใช่แค่แผ่นเชื่อมต่อเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่ส่งแรงบิดและแรงรัศมีระหว่างตัวถังดรัมและเพลาดรัมด้วย โดยทั่วไปแล้ว เอกสารอ้างอิงเกี่ยวกับความเสียหายของดรัมมักกล่าวถึงรอยแตกร้าวจากความล้าว่าเป็นสาเหตุที่ต้องเปลี่ยนดรัม แต่กรณีนี้จะพิจารณาเจาะจงมากขึ้นว่าทำไมรอยแตกร้าวจึงอาจเริ่มเกิดขึ้นบริเวณรอยเชื่อมระหว่างแผ่นเชื่อมกับเพลา

2. เหตุใดรอยแตกจึงปรากฏใกล้กับด้านเพลาของดรัม

ในมุมมองทางกลศาสตร์ แผ่นเว็บของดรัมเป็นแผ่นบางที่รับแรงบิด แรงดัด แรงดึง-แรงอัด และแรงเฉือนในระนาบ บริเวณใกล้กับเพลาของดรัม อาจเกิดสภาวะที่ไม่พึงประสงค์หลายอย่างพร้อมกันได้ เช่น การเปลี่ยนแปลงหน้าตัดอย่างกะทันหัน อิทธิพลของรอยเชื่อม และการรับแรงแบบวัฏจักร

2.1 การกระจายความเค้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงหน้าตัดอย่างกะทันหัน

บริเวณใกล้กับเพลาของดรัม โครงสร้างจะเปลี่ยนจากเพลาที่ค่อนข้างหนาไปเป็นแผ่นเว็บที่บางกว่า สำหรับการวางตำแหน่งตามแนวแกนและการเชื่อม มักจะมีการจัดวางบ่าเพลาไว้ที่ตำแหน่งของแผ่นเว็บที่สอดคล้องกัน หากรัศมีของการเปลี่ยนผ่านเล็กเกินไปหรือการเปลี่ยนผ่านไม่ราบเรียบ อาจเกิดการกระจุกตัวของความเค้นได้

ข้อบกพร่องในการเชื่อม เช่น การเชื่อมที่ไม่ทะลุและการเชื่อมที่ไม่สมบูรณ์ อาจกลายเป็นจุดเริ่มต้นของการแตกร้าวได้เช่นกัน

2.2 การรับแรงแบบวัฏจักรและการรับแรงกระแทก

เมื่อดรัมทำงาน แรงดึงที่เกิดจากการพันลวดสลิงจะถูกส่งผ่านเปลือกดรัมไปยังแผ่นเว็บ และจากนั้นไปยังเพลาดรัม การพันและการยกแต่ละครั้งจะทำให้เกิดแรงกระทำซ้ำๆ ในบริเวณนี้ ซึ่งอาจก่อให้เกิดความล้าจากการใช้งานซ้ำๆ ร่วมกับแรงกระแทกเฉพาะจุดได้

2.3 ความเค้นตกค้างจากการเชื่อม

เมื่อแผ่นเว็บและเพลาของดรัมถูกเชื่อมเข้าด้วยกัน บริเวณรอยเชื่อมจะเกิดอุณหภูมิสูงเฉพาะจุดและการหดตัวจากการเย็นตัว หากโครงสร้างที่เชื่อมแล้วไม่ได้ผ่านการอบอ่อนหรือคลายความเครียดอย่างสมบูรณ์หลังการเชื่อม ความเครียดดึงตกค้างจะยังคงอยู่รอบ ๆ รอยเชื่อม เมื่อความเครียดดึงตกค้างนี้รวมกับภาระการใช้งาน การเกิดรอยแตกก็จะยิ่งมีโอกาสมากขึ้น

3. กระบวนการพัฒนาของรอยแตกบนแผ่นเว็บ

การเกิดรอยแตกสามารถแบ่งออกได้เป็นสามขั้นตอน

ขั้นตอนแรกคือการเริ่มต้น ในบริเวณรอยเชื่อมหรือรัศมีรอยต่อ ข้อบกพร่องขนาดเล็กสามารถกลายเป็นแหล่งกำเนิดรอยแตกได้ภายใต้การทำงานร่วมกันของความเค้นตกค้างจากการเชื่อมและความเค้นจากการทำงาน

ขั้นตอนที่สองคือการลุกลาม ในระหว่างการยกแต่ละครั้ง แรงจะเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางเดิม และความเค้นสูงสุดจะเกิดขึ้นซ้ำๆ รอยแตกจะค่อยๆ ลุกลามไปตามขอบเกรนของวัสดุ พื้นผิวการแตกหักอาจแสดงลักษณะเป็นแนวรัศมีหรือคล้ายเปลือกหอย

ขั้นตอนที่สามคือการแตกหัก เมื่อส่วนที่เหลืออยู่ซึ่งยังใช้งานได้ไม่เพียงพอที่จะรับน้ำหนักได้อีกต่อไป อาจเกิดการแตกหักแบบเปราะอย่างฉับพลัน ซึ่งอาจเกิดขึ้นพร้อมกับการฉีกขาดของแผ่นเชื่อมหรือการแยกตัวออกจากเพลาของดรัม

4. สาเหตุทั่วไปของการแตกร้าวของรอยเชื่อมระหว่างแผ่นเว็บกับเพลาของดรัมเครน

4.1 ปัจจัยการออกแบบโครงสร้าง

หากบริเวณรอยต่อระหว่างแผ่นเว็บและดุมหรือเพลาดรัมไม่ได้ใช้รัศมีที่เหมาะสม ความเค้นอาจเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน หากความหนาของแผ่นเว็บไม่เพียงพอ ขีดจำกัดความแข็งแรงต่อความล้าก็อาจไม่เพียงพอเช่นกัน ตำแหน่งการเชื่อมที่เลือกไม่ดีอาจเพิ่มความเสี่ยงมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากการเชื่อมอยู่ในบริเวณที่มีความเค้นสูง แทนที่จะเป็นบริเวณที่มีความเค้นต่ำ

4.2 ปัจจัยคุณภาพการเชื่อม

ข้อบกพร่องในการเชื่อมที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ การเชื่อมไม่ทะลุ การมีเศษโลหะเจือปน รูพรุน รอยบาก และรอยเชื่อม หากไม่ได้ทำการทดสอบแบบไม่ทำลาย เช่น การทดสอบด้วยคลื่นเสียงอัลตราโซนิคหรือการทดสอบด้วยรังสีเอกซ์หลังการเชื่อม ข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่ก็อาจคงอยู่ในโครงสร้างเป็นเวลานาน

พารามิเตอร์การเชื่อมที่ไม่เหมาะสมและการคลายความเครียดหลังการเชื่อมที่ไม่เพียงพออาจเพิ่มความเสี่ยงได้เช่นกัน สำหรับโครงสร้างดรัมขนาดใหญ่ การอบชุบความร้อนเพื่อคลายความเครียดอาจทำได้ยาก การคลายความเครียดจากการสั่นสะเทือนก็อาจทำได้ไม่เต็มที่ และการบ่มตามธรรมชาติหรือการบ่มด้วยวิธีอื่นอาจได้รับผลกระทบจากข้อกำหนดของตารางเวลาโครงการ

4.3 ภาระการใช้งานที่เกินกว่าเงื่อนไขการออกแบบ

การรับน้ำหนักเกินพิกัดในระยะยาวอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อความล้าของโครงสร้าง การเริ่มต้นและเบรกบ่อยครั้งระหว่างการยกอาจทำให้เกิดแรงกระแทกขนาดใหญ่ หากจัดวางลวดสลิงบนดรัมไม่ถูกต้อง การกระจายแรงบนดรัมจะไม่สม่ำเสมอ และความเค้นเฉพาะจุดอาจสูงกว่าค่าที่ออกแบบไว้มาก

4.4 ข้อผิดพลาดในการผลิตและการประกอบ

หากการประกอบระหว่างรูด้านในของแผ่นเว็บและเพลาแน่นหรือหลวมเกินไป ความเค้นเฉพาะจุดเริ่มต้นอาจไม่สม่ำเสมอ ความเค้นจากการประกอบที่ยังไม่ถูกปลดปล่อยอย่างสมบูรณ์อาจรวมเข้ากับความเค้นจากการใช้งานในภายหลัง

4.5 การกัดกร่อนและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม

เมื่อดรัมสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือกัดกร่อนเป็นเวลานาน บริเวณรอยเชื่อมจะเกิดการกัดกร่อนได้ง่ายขึ้น บริเวณที่เกิดการกัดกร่อนยังเป็นจุดที่มักเกิดรอยแตกขนาดเล็กอีกด้วย

5. การตรวจสอบ ซ่อมแซม และมาตรการป้องกัน

สำหรับอุปกรณ์ที่มีอยู่แล้ว สามารถทำการทดสอบด้วยอนุภาคแม่เหล็กหรือการทดสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิคเป็นประจำบริเวณรอยเชื่อมระหว่างแผ่นเว็บและเพลาดรัม หากพบรอยแตก ควรซ่อมแซมแผ่นเว็บด้วยการเชื่อมหรือเปลี่ยนใหม่ให้ทันเวลา และควรตรวจสอบการจัดเรียงลวดสลิงเพื่อหลีกเลี่ยงการรับน้ำหนักที่ไม่สมดุล

สำหรับการออกแบบหรือการผลิตดรัมเครนใหม่ ควรปรับรัศมีของส่วนโค้งให้เหมาะสม และจัดวางตำแหน่งการเชื่อมเพื่อหลีกเลี่ยงบริเวณที่มีความเค้นสูงสุดให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ขั้นตอนการเชื่อมควรได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด การเชื่อมแบบหลายรอบและการเชื่อมแบบสมมาตรสามารถช่วยลดความเค้นตกค้างได้ และอาจใช้การบ่มด้วยการสั่นสะเทือนหรือการบ่มตามธรรมชาติได้ตามสภาพจริง

ในการจัดการการทำงาน ควรหลีกเลี่ยงการบรรทุกเกินพิกัดเป็นเวลานาน และการสตาร์ทและเบรกบ่อยครั้ง การจัดวางลวดสลิงควรเป็นไปตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง และควรเปลี่ยนลวดสลิงที่สึกหรอเป็นประจำ

รอยแตกร้าวจากการเชื่อมดรัมเครนนั้นมักไม่ได้เกิดจากปัจจัยเพียงอย่างเดียว การตรวจสอบโครงสร้าง การเชื่อม น้ำหนักบรรทุก การประกอบ และสภาพแวดล้อมอย่างละเอียดจะช่วยให้ระบุสาเหตุของรอยแตกร้าวได้ชัดเจนขึ้น และสามารถเลือกมาตรการแก้ไขที่เหมาะสมกับสภาพหน้างานได้

ซินดี้

วอทส์แอพพ์: +86 191 3738 6654

อีเมล: cindywang@hndfcrane.com

ฉันชื่อซินดี้ มีประสบการณ์การทำงานในอุตสาหกรรมเครนมากว่า 10 ปี และมีความรู้ความเชี่ยวชาญอย่างมากมาย ฉันเลือกเครนที่ลูกค้าพอใจมากกว่า 500 ราย หากคุณมีความต้องการหรือมีคำถามเกี่ยวกับเครน โปรดติดต่อฉันได้เลย ฉันจะใช้ความเชี่ยวชาญและประสบการณ์จริงของฉันเพื่อช่วยคุณแก้ปัญหา!