Suports soldats de C45: Per què es bombolleja el revestiment en pols?

Els suports soldats de C45 semblen l’element més senzill en un plànol de bastidor de suport, i és precisament per això que les seves avaries arriben tan tard. La comanda 260627004 va arribar a nosaltres el gener de 2025 des d’un fabricant de bastidors de suports per a canonades, el qual havia rebut anteriorment braços del seu proveïdor anterior que mesuraven bé sobre la bancada però fallaven sobre el bastidor: la barra sortia de la bancada de soldadura amb una corba d’uns 0,6 mm, la cara de la ràcordera quedava inclinada fora de l’angle recte, de manera que el braç no es recolzava pla, i la capa de pols gris clar es desprendia en una línia fina al llarg de cada soldadura durant les primeres setmanes d’ús.

Els suports soldats de C45 de les fotografies són les peces de producció de la comanda següent: una barra de 400 mm amb tres forats de muntatge a distància igual, un casquet quadrat de 50 mm soldat a un extrem i una unió en angle de 45 graus on es troben ambdós elements, esmerilada a ras i recoberta d’un gris clar. Ni la soldadura ni el recobriment són difícils per si sols. La dificultat rau en què aquests dos processos entren en conflicte, i aquest conflicte es manifesta al recobriment acabat, on l’adquirent el veu per primera vegada.

Quina funció ha de complir aquest suport?

Té tres funcions, i només una d’elles fa referència a la resistència.

El casquet és l’element de localització. Un element quadrat aparellat hi llisca dins i, aleshores, el braç queda en una relació fixa respecte del bastidor; per tant, el casquet ha de presentar una cara plana, quadrada i recoberta. En aquesta peça, el casquet és una secció quadrada buida de 50 mm d’ample i 50 mm de fondària, soldada a l’extrem de la barra.

La barra porta la fixació. Tres forats equidistants acullen els elements de fixació que uneixen el braç al bastidor; això vol dir que els forats han d’estar alineats amb la presa, no només amb la barra tal com ha sortit de la bancada.

La unió és tant estètica com estructural. La unió en biaix distribueix la càrrega sobre una línia de soldadura més llarga i permet que la transició de la barra a la presa sembli contínua un cop la soldadura s’ha esmussat i recoberta. Aquest requisit estètic converteix un problema de soldadura en un problema de revestiment: una superfície no estancada no pot tenir l’aspecte d’una sola peça, i qualsevol gas encara present a l’interior de la soldadura trobarà la superfície recoberta i en sortirà.

Les dues fallades que apareixen simultàniament

La soldadura fa tirar la barra, i aquesta tracció roman oculta

La soldadura aporta una calor concentrada a un petit volum d'acer. La piscina de soldadura i la zona circumdant es refreden i es contrauen contra el metall més fred, i el metall que ha de cedir ho fa. En un braç soldat només per un costat, la contracció estira la barra cap a la cara soldada, i una secció prima de 400 mm de llargada es corbarà visiblement amb una petita quantitat de restricció.

Dues coses fan que això sigui pitjor del que sembla. Primer, la barra és esvelta en relació amb la seva longitud, de manera que una petita contracció es manifesta com una gran desviació a l’extrem lliure. Segon, el refredament natural no és simètric, de manera que les dues cares de la junta es contrauen en quantitats diferents i la cara de la ròtula s’inclina. En aquest encàrrec, els braços que van fallar es van corbar aproximadament 0,6 mm, superant el límit d’alineació de 0,2 mm, i la cara de la ròtula estava fora de quadrat en més de 0,15 mm, que era el màxim permès pel xassís.

La raó per la qual això es camufla tan bé és la mesura. Un soldador mira la unió; el client mesura tot el braç. La rectitud s’ha de comprovar al llarg de la longitud de la barra després que la peça s’hagi refredat, sobre una placa plana amb un indicador de rellotge, verificant al mateix temps que la cara de la ròtula sigui perpendicular al mateix referencial, en la mateixa configuració. Si la comprovació es fa només a la unió, la corbatura roman invisible fins que el braç es munta amb cargols.

La capa de revestiment en pols forma bombolles en una línia, exactament on es troba la soldadura

El revestiment en pols és una pel·lícula estanca, i una pel·lícula estanca sobre una soldadura es comporta com una tapa sobre un recipient.

La soldadura per arc produeix porositat a l’interior i al voltant de la soldadura, i els porus queden sota una fina capa d’òxid i escòria. El xoc amb sorra elimina aquesta capa i obre els porus a la superfície, però no els buida. Tot allò que hi ha a l’interior roman a l’interior: aire, humitat de l’atmosfera, hidrocarburs lleugers i humitat introduïda per l’operació de xoc amb sorra mateixa. Durant la cura, tant la peça com la pel·lícula es calefen, i la pel·lícula es torna més tova abans de reticul·lar-se. Qualsevol gas que s’expandeixi sota la pel·lícula en aquell moment la perfora, i el resultat és un forat microscòpic o una petita ampolla situada sobre la línia de soldadura, o bé un anell d’aquests defectes.

Per això el defecte apareix com una línia i no de forma aleatòria: segueix la soldadura, perquè la soldadura és l’única part de la superfície que té buits a sota seu. També per això un segon proveïdor no resoldrà el problema canviant la marca de pols. La pel·lícula no n’és la causa. El gas que hi ha sota ella sí.

Dues correccions ho resolen adequadament. La zona de soldadura es cou abans del revestiment, de manera que la humitat emmagatzemada a l’interior de la soldadura i els hidrocarburs lleugers surten de la peça mentre la superfície encara és d’acer nu; a més, la línia de soldadura rep una segona passada de pols per tal que el recobriment sobre la zona més porosa s’augmenti, en comptes de deixar-lo al valor nominal. Qualsevol solució menys exhaustiva trasllada el defecte d’un lot a l’altre.

Com es va construir el braç, pas a pas

Pas 1 – Tallar la barra i fer la unió en biaix

La barra es talla a 400 mm amb extrems quadrats i l’extrem de la unió es talla a 45 graus. Una cara neta en biaix és el que permet dur a terme el pas següent: dues cares desajustades han de tancar-se mitjançant la calor de la soldadura, i és precisament aquesta calor la que deforma la peça.

Pas 2 – Soldadura puntual en una garriga d’alineació

Ambdós components es col·loquen en una garriga que manté la barra recta i la femella quadrada mentre es fa la soldadura puntual. Les soldadures puntuals es fan als dos costats de la unió i es deixen refredar abans que la peça surti de la garriga, de manera que la geometria queda fixada abans d’aplicar qualsevol soldadura completa.

Pas 3 - Soldar en una seqüència equilibrada

La unió es solda fent passes alternades als costats oposats, en lloc d’una passada contínua al voltant de la peça. Equilibrar la seqüència manté la contracció aproximadament simètrica, cosa que fa que la cara de la brida quedi quadrada i la barra recta. La soldadura arriba a penetració total a la bisellada, ja que una unió soldada només a la cara visible s’obriria sota càrrega.

Pas 4 - Refredar i verificar la rectitud i la quadratura

Res es mesura mentre la peça està calenta. Cada braç es refreda fins a la temperatura ambient i després es col·loca sobre una placa plana, on es comprova la rectitud al llarg de la barra i la quadratura a la cara de la brida. Les peces amb una desviació superior a 0,2 mm en rectitud o superior a 0,15 mm a la cara de la brida es tornen a treballar o es descarten en aquesta fase, quan encara són d’acer nu i el reprocés triga només un minut, no pas el temps necessari per a una peça completa.

Pas 5 - Llimar les soldadures a ras

La soldadura es polita a ras de les superfícies adjacents, les cantonades de la unió s’han suavitat i qualsevol esquitx s’ha eliminat de les àrees revestides. El poliment no és només estètic: un cordó prominent sobresurt i reté aire a la seva arrel, i una pel·lícula que ha de cobrir un sobresortiment serà prima al bord i gruixuda a la concavitat.

Pas 6 - Sablatge fins a Sa 2,5

Tota la peça es sableja fins a Sa 2,5. Això elimina l’escòria de laminació, la rovell i l’òxid de soldadura, i obre els porus a la superfície de la soldadura perquè el pas següent pugui actuar sobre ells.

Pas 7 - Preescalfament a 180 °C durant 20 minuts

Les peces sablejades passen per un escalfament a 180 °C durant 20 minuts abans d’aplicar-hi qualsevol pols. El forn elimina la humitat i els hidrocarburs lleugers de la porositat de la soldadura mentre la superfície encara és nua, fet que suposa eliminar el mecanisme de bombolles a la font. També per això l’escalfament ha de fer-se després del sablatge i no abans: el sablatge reintrodueix humitat a la superfície i obre porus que un escalfament previ ja havia buidat.

Pas 8 - Recobriment, curat a 190 °C durant 15 minuts, segona passada a la soldadura

El recobriment en pols s’aplica en gris clar RAL 7035 a una gruix de 65 a 80 µm i es cura a 190 °C durant 15 minuts. La línia de soldadura rep una segona passada perquè el recobriment sobre la zona més porosa arribi al límit superior de l’interval, en lloc de quedar al valor nominal.

Una inspecció final comprova el gruix del recobriment, l’adherència segons la norma ISO 2409 i un examen detallat de cada soldadura per detectar forats i bombolles. Les peces que superen aquest control es condicionen de manera que les superfícies recobertes no fregin entre si durant el transport.

Mesures obtingudes amb la sèrie de 600 unitats

Check	Especificació	Mantenides en 600 braços
Rectitud al llarg de la barra	0.2 mm	Cap peça fora dels límits després del refredament
Perpendicularitat de la cara de la femella	0,15 mm	Mantenides en cada braç mesurat sobre la placa de verificació
Soldadura a la junta en biaix	Penetració total, nivell amb el terra	Nivell amb el terra sense cap cordó visible en les parts revestides
Neteja per sorra	Sa 2.5	Verificat abans de cada lot que entra al forn
Pré-cuina	180 °C durant 20 minuts	Aplicat a cada braç abans del revestiment
Espessor del film	de 65 a 80 µm	A l’interior de la banda, incloent-hi la segona passada a la soldadura
Adherència	Gt0 a ISO 2409	Assolit en les proves de retícula a la línia de soldadura
Nebulació salina	480 hores neutres, sense bombolles	No s’han reportat bombolles a la línia de soldadura
Forats d’agulla al llarg de la soldadura	No se’n permet cap	Cap trobat a la inspecció final

S’han enviat sis-cents braços amb el procés descrit anteriorment. El client ha informat que els braços es col·locaven plans sobre els bastidors i que no van aparèixer defectes de revestiment a les soldadures durant l’ús.

El defecte que vam trobar en la nostra prova prèvia

La prova de cinquanta peces no va fallar per la geometria de la soldadura. Va fallar per la seqüència, i la seqüència era nostra.

Nou dels cinquanta braços van sortir de la cura amb una línia feble de petites vesseres situades exactament sobre la soldadura. Res no anava malament amb el pols, l’escorça o la temperatura del forn. Havíem escalfat les peces per a la desgasificació abans de l’ablanquiment, en comptes de fer-ho després, amb la raó que l’escalfament era una operació de soldadura i havia d’anar juntament amb les altres etapes de soldadura. L’ablanquiment va tornar a posar humitat a la superfície i als porus que acabàvem d’evacuar, i la cura va fer la resta.

La solució va ser traslladar l’escalfament per a la desgasificació després de l’ablanquiment i mantenir les peces ablanquides cobertes, fora de l’aire de l’taller, fins que fossin recobertes. Entre la prova i la producció, la categoria de defecte va desaparèixer, i ho va fer sense cap canvi en el pols, l’escorça o el cicle de cura.

Aquesta és la lecció útil per a qualsevol persona que especifiqui aquest procés: la soldadura i el revestiment no són dues operacions independents que es duen a terme a la mateixa fàbrica. Comparteixen una variable, que és el que queda a l’interior de la zona de soldadura quan la pel·lícula la cobreix.

Preparació de l’acer soldat per al revestiment: comparació de quatre opcions

Preparació	Allò que elimina	Risc de forats microscòpics a la soldadura	Adherència	On s’instal·la
Desgreasar i després revestir	Només olis i residus de manipulació	Alt, i els porus romanen plens de gas i humitat	Pobre sobre les soldadures, i la pel·lícula es desprèn a la línia de soldadura	Parts llises sense soldadura a la zona revestida
Abraçar fins a Sa 2.5 i després revestir	Escòria de laminació, rovell, òxid de soldadura; obre els porus superficials	Mitjana a alta, els porus oberts encara retenen gas	Bo sobre metall sòlid, fi sobre porositat	Parts soldades senzilles en servei interior sec
Sablat, escalfament per desgasificació a 180 °C, després recobriment	Com a l’apartat anterior, més eliminació d’humitat i hidrocarburs lleugers dels porus	Baix	Bo, incloent-hi la línia de soldadura	Parts soldades en qualsevol servei humit o exterior, seqüència utilitzada aquí
Sablat, fosfatització, escalfament per desgasificació, després recobriment	Com a l’apartat anterior, més una capa de conversió sobre l’acer	Baix	El millor, i protegeix els cantells tallats	Parts que estan exposades a esprai de sal, condensació o desgast dels cantells

La quarta opció és més cara per peça i és la resposta adequada quan el braç estarà a l’exterior o en una àrea de neteja amb aigua. Per a estructures interiors, normalment n’hi ha prou amb la tercera opció, i totes dues depenen del fet que la cocció tingui lloc al lloc adequat de la seqüència.

PMF

Per què la pintura en pols forma bombolles en línia al llarg d’una soldadura?

Perquè la soldadura és l’única part de la superfície que té buits sota seu. La soldadura deixa porositat plena d’aire, humitat i hidrocarburs lleugers, i la pel·lícula es tanca sobre aquests buits abans que la cura escalfi tot. La pel·lícula s’ablandeix abans de reticul·lar-se, de manera que el gas en expansió travessa la pel·lícula i deixa microforats o bombolles al llarg de la línia de soldadura, en comptes de fer-ho de forma aleatòria.

Es pot eliminar la deformació per soldadura després de l’acabat?

No. Endreçar una peça recoberta danyarà la pel·lícula exactament a l’indret on el client hi mirarà, i la calor emprada per endreçar-la danyarà tant la pel·lícula com l’adhesió que hi ha sota. La distorsió es treu abans del recobriment, mitjançant soldadura en una plantilla amb una seqüència equilibrada i verificant l’endreçament i la quadratura un cop la peça s’ha refredat fins a la temperatura ambient.

Cal esmerilar les soldadures abans de la recobriment en pols?

No sempre des del punt de vista funcional, però sí en una unió visible. Un cordó no esmerilat sobresurt i reté aire a la seva arrel, cosa que fa que la pel·lícula tingui un cantell fi i buit; a més, el cordó indica al comprador que la unió s’ha deixat tal com es va soldar. En aquesta peça, les soldadures s’esmerilen fins a quedar al ras perquè la unió en biaix està pensada perquè es percebi com una superfície contínua sota el recobriment.

Com es comprova l’adhesió del recobriment en una peça soldada?

Tallar una retícula en forma de creu a través de la pel·lícula fins a la soldadura i l'acer adjacent, aplicar la prova d'arrancament amb cinta segons la norma ISO 2409 i valorar el resultat. Fer-ho sobre la soldadura, i no sobre metall pla, és precisament l’objectiu: les zones planes superen gairebé qualsevol preparació, i la línia de soldadura és on apareix per primera vegada un fallament d’adherència. En aquest encàrrec, la línia de soldadura ha obtingut la qualificació Gt0.

Què posar al vostre plànol

Sis indicacions al plànol eviten la majoria de discussions:

1. Indicar la rectitud com un valor numèric al llarg de la longitud total de la barra, amb un referencial, i no com una nota sobre bona execució.

2. Indicar la perpendicularitat de la cara del racord com un valor numèric, amb el mateix referencial que la tolerància de rectitud.

3. Especificar si les soldadures de la unió han d’ésser esmerilades fins a quedar al nivell, i on han de quedar tal com s’han soldat.

4. Indicar el grau de sorra (grit) per a l’escorificació i especificar si cal un tractament tèrmic de desgasificació abans de revestir.

5. Indicar la referència de color, la franja de gruix de pel·lícula i la classe d’adherència que s’accepta.

6. Indiqueu si la part interior de la presa necessita la mateixa cobertura de pel·lícula que la part exterior, ja que recobrir l’interior amb un gruix complet canvia l’ajust de qualsevol element que hi encaixi.

Un braç soldat és una articulació, un tractament tèrmic i un recobriment superposats, i cada capa pot anul·lar la que hi ha a sota. Especifiqueu-los com una seqüència única i la peça es converteix en un treball habitual: una barra que roman recta, una presa que s’assenta plana i un recobriment que roman llis al llarg de la soldadura durant anys.