Los principales parámetros del proceso detubería soldada de costura recta de alta frecuenciaEntre los factores que influyen en la calidad de los tubos soldados de alta frecuencia se incluyen el aporte térmico, la presión, la velocidad, el ángulo de apertura, la posición y el tamaño de la bobina de inducción, la impedancia, etc. Estos parámetros tienen un gran impacto en la mejora de dicha calidad, la eficiencia de producción y la capacidad de producción. La optimización de estos parámetros permite a los fabricantes obtener importantes beneficios económicos.
1. Entrada de calor para soldadura
En la soldadura de tuberías con costura recta de alta frecuencia, la potencia de soldadura determina la cantidad de calor aportado. Si las condiciones externas son constantes y el aporte térmico es insuficiente, el borde de la banda calentada no alcanza la temperatura de soldadura y, aun manteniendo una estructura sólida, se produce una soldadura fría que no llega a fusionarse. Esta falta de fusión se debe a un aporte térmico insuficiente. Suele manifestarse como un fallo en la prueba de aplanamiento, la rotura de la tubería durante la prueba hidráulica o el agrietamiento de la costura al enderezar la tubería. Se trata de un defecto grave. Además, el aporte térmico también se ve afectado por la calidad del borde de la banda. Por ejemplo, si hay rebabas en el borde, estas pueden provocar ignición antes de llegar al punto de soldadura del rodillo de extrusión, lo que reduce la potencia de soldadura y el aporte térmico, resultando en soldaduras frías o sin fusión. Cuando el calor de entrada es excesivo, el borde de la banda calentada supera la temperatura de soldadura, lo que provoca sobrecalentamiento o incluso sobrecalentamiento de la soldadura. Tras someterse a tensión, la soldadura se agrieta y, en ocasiones, el metal fundido salpica y forma agujeros debido a la rotura de la soldadura. Los agujeros formados por el exceso de calor se manifiestan principalmente como resultados no satisfactorios en las pruebas de aplanamiento a 90° y de impacto, así como roturas o fugas en la tubería de acero durante la prueba hidráulica.
2 Presión de soldadura (reducción de diámetro)
La presión de soldadura es el parámetro principal del proceso de soldadura. Tras calentar el borde de la tira a la temperatura de soldadura, los átomos del metal se combinan para formar una soldadura bajo la fuerza de extrusión del rodillo. La magnitud de la presión de soldadura influye en la resistencia y tenacidad de la soldadura. Si la presión aplicada es demasiado baja, el borde de soldadura no se fusiona completamente y los óxidos metálicos residuales no se eliminan, formando inclusiones que reducen considerablemente la resistencia a la tracción y provocan fisuras tras la tensión. Si la presión aplicada es demasiado alta, la mayor parte del metal que alcanza la temperatura de soldadura se extruye, lo que no solo reduce la resistencia y tenacidad de la soldadura, sino que también produce defectos como rebabas internas y externas excesivas o soldaduras solapadas. La presión de soldadura se mide y evalúa generalmente observando la variación del diámetro del tubo de acero antes y después del rodillo de extrusión, así como el tamaño y la forma de las rebabas. Efecto de la fuerza de extrusión de soldadura en la forma de las rebabas. Si la extrusión de soldadura es excesiva, las salpicaduras son abundantes y la cantidad de metal fundido extruido es mayor; las rebabas son grandes y se extienden a ambos lados de la soldadura. Si la extrusión es insuficiente, casi no hay salpicaduras y las rebabas son pequeñas y se acumulan. Con una extrusión moderada, las rebabas extruidas son verticales y su altura se controla generalmente entre 2,5 y 3 mm. Si la extrusión de soldadura se controla adecuadamente, el ángulo de la línea de flujo del cordón de soldadura es simétrico de arriba a abajo y de izquierda a derecha, con un ángulo de entre 55° y 65°. La forma de la línea de flujo del cordón de soldadura es óptima cuando la extrusión se controla correctamente.
3 velocidades de soldadura
La velocidad de soldadura es el parámetro principal del proceso, ya que está relacionada con el sistema de calentamiento, la velocidad de deformación del cordón y la velocidad de cristalización de los átomos metálicos. En la soldadura de alta frecuencia, la calidad de la soldadura aumenta con la velocidad, debido a que la reducción del tiempo de calentamiento disminuye el ancho de la zona de calentamiento del borde y acorta el tiempo de formación de óxidos metálicos. Si la velocidad disminuye, no solo se amplía la zona de calentamiento (es decir, la zona afectada por el calor), sino que el ancho de la zona de fusión varía con el calor aportado, y las rebabas internas también aumentan de tamaño. El ancho de la línea de fusión varía según la velocidad de soldadura. Al soldar a baja velocidad, la menor aportación de calor dificulta la soldadura. Además, la calidad del borde de la placa y otros factores externos, como la impedancia magnética y el ángulo de apertura, influyen en el resultado, lo que puede provocar defectos. Por lo tanto, durante la soldadura de alta frecuencia, se debe seleccionar la velocidad de soldadura más rápida para la producción de acuerdo con las especificaciones del producto y las condiciones permitidas por la capacidad de la unidad y el equipo de soldadura.
4 ángulo de apertura
El ángulo de apertura, también llamado ángulo V de soldadura, se refiere al ángulo entre el borde de la tira antes del rodillo de extrusión, como se muestra en la Figura 6. Generalmente, este ángulo varía entre 3° y 6°, y su magnitud está determinada principalmente por la posición del rodillo guía y el espesor de la lámina guía. El tamaño del ángulo V influye considerablemente en la estabilidad y la calidad de la soldadura. Al reducir el ángulo V, se reduce la distancia al borde de la tira, lo que intensifica el efecto de proximidad de la corriente de alta frecuencia. Esto permite reducir la potencia de soldadura o aumentar la velocidad de soldadura, mejorando así la productividad. Si el ángulo de apertura es demasiado pequeño, se produce una soldadura prematura, es decir, el punto de soldadura se comprime y se fusiona antes de alcanzar la temperatura adecuada. Esto facilita la formación de inclusiones y defectos de soldadura en frío, lo que reduce la calidad de la soldadura. Si bien el consumo de energía aumenta al incrementar el ángulo en V, esto permite asegurar la estabilidad del calentamiento del borde de la tira bajo ciertas condiciones, reducir la pérdida de calor en el borde y disminuir la zona afectada por el calor. En la producción real, para garantizar la calidad de la soldadura, el ángulo en V se controla generalmente entre 4° y 5°.
5. Tamaño y posición de la bobina de inducción
La bobina de inducción es una herramienta fundamental en la soldadura por inducción de alta frecuencia, y su tamaño y posición influyen directamente en la eficiencia de producción. La potencia transmitida por la bobina al tubo de acero es proporcional al cuadrado de la separación entre los electrodos. Si esta separación es demasiado grande, la eficiencia se reduce drásticamente. Se recomienda una separación de aproximadamente 10 mm. El ancho de la bobina se selecciona en función del diámetro exterior del tubo. Si la bobina es demasiado ancha, su inductancia disminuye, lo que reduce el voltaje del inductor y, por consiguiente, la potencia de salida. Si es demasiado estrecha, la potencia aumenta, pero las pérdidas activas en la parte posterior del tubo y en la propia bobina disminuyen. Generalmente, el ancho óptimo de la bobina es de 1 a 1,5D (donde D es el diámetro exterior del tubo). La distancia entre el extremo frontal de la bobina y el centro del rodillo de extrusión debe ser igual o ligeramente superior al diámetro del tubo, es decir, de 1 a 1,2D. Si la distancia es demasiado grande, el efecto de proximidad del ángulo de apertura se reducirá, lo que dará como resultado una distancia de calentamiento del borde demasiado larga, de modo que la unión soldada no podrá alcanzar una temperatura de soldadura más alta; vida útil.
6. Función y ubicación de la resistencia
Se utiliza una barra magnética Emperor para reducir la corriente de alta frecuencia que fluye hacia la parte posterior del tubo de acero y, al mismo tiempo, concentrar la corriente para calentar el ángulo en V de la banda de acero, asegurando así que el calor no se pierda debido al calentamiento del cuerpo del tubo. Si no se realiza una refrigeración adecuada, la barra magnética superará su temperatura de Curie (aproximadamente 300 °C) y perderá su magnetismo. Sin la resistencia, la corriente y el calor inducido se dispersarían por todo el cuerpo del tubo, aumentando la potencia de soldadura y provocando su sobrecalentamiento. La resistencia no tiene efecto térmico en el tubo en bruto. La ubicación de la resistencia influye considerablemente en la velocidad y la calidad de la soldadura. La práctica ha demostrado que cuando el extremo frontal de la resistencia se encuentra exactamente en el eje central del rodillo de extrusión, se obtiene el mejor resultado de aplanado. Si sobrepasa el eje central del rodillo de presión y se extiende hacia el lateral de la máquina de calibración, el efecto de aplanado se reduce significativamente. Cuando la impedancia se encuentra por debajo de la línea central y al lado del rodillo guía, la fuerza de soldadura disminuye. La posición correcta es aquella en la que la impedancia se coloca en el tubo en bruto debajo del inductor, y su extremo coincide con la línea central del rodillo de extrusión o se ajusta entre 20 y 40 mm en la dirección de conformado. Esto permite aumentar la impedancia de retorno del tubo, reducir las pérdidas por corriente circulante y disminuir la potencia de soldadura.
7. Conclusión
(1) Un control razonable del aporte de calor de soldadura puede obtener una mayor calidad de soldadura.
(2) Generalmente es apropiado controlar la cantidad de extrusión entre 2,5 y 3 mm. Las rebabas extruidas quedan verticales y la soldadura puede obtener una alta tenacidad y resistencia a la tracción.
(3) Controle el ángulo V de soldadura a 4°~5° y produzca una velocidad de soldadura lo más alta posible dentro de las condiciones permitidas por la capacidad de la unidad y el equipo de soldadura, lo que puede reducir la aparición de algunos defectos y obtener una buena calidad de soldadura.
(4) El ancho de la bobina de inducción es de 1 a 1,5 D del diámetro exterior del tubo de acero, y la distancia desde el centro del rodillo de extrusión es de 1 a 1,2 D, lo que puede mejorar eficazmente la eficiencia de producción.
(5) Asegúrese de que el extremo frontal de la resistencia esté exactamente en la línea central del rodillo de presión para que se pueda obtener una alta resistencia a la tracción de la soldadura y un buen efecto de aplanamiento.
Fecha de publicación: 27 de diciembre de 2022