Kemajuan dalam pemrosesan material telah menghadirkan peluang unik dalam produksi pipa baja tahan karat. Aplikasi yang umum meliputi pipa knalpot, pipa bahan bakar, injektor bahan bakar, dan komponen lainnya. Dalam produksi pipa baja tahan karat, strip baja pipih dibentuk terlebih dahulu, kemudian dibentuk menjadi tabung bundar. Setelah dibentuk, sambungan-sambungan pipa harus dilas. Lasan ini sangat memengaruhi kemampuan bentuk komponen. Oleh karena itu, sangat penting untuk memilih teknik pengelasan yang tepat guna mendapatkan profil pengelasan yang memenuhi persyaratan pengujian yang ketat dalam industri manufaktur. Tidak diragukan lagi bahwa pengelasan busur tungsten gas (GTAW), pengelasan frekuensi tinggi (HF), dan pengelasan laser telah diterapkan dalam pembuatan pipa baja tahan karat.
Pengelasan induksi frekuensi tinggi
Dalam pengelasan kontak frekuensi tinggi dan pengelasan induksi frekuensi tinggi, peralatan yang menyediakan arus dan peralatan yang menyediakan gaya tekan bersifat independen. Selain itu, kedua metode ini dapat menggunakan magnet batang, yaitu elemen magnetik lunak yang ditempatkan di dalam badan tabung, yang membantu memusatkan aliran pengelasan di tepi strip.
Dalam kedua kasus tersebut, strip dipotong dan dibersihkan, digulung, dan dikirim ke titik pengelasan. Selain itu, pendingin digunakan untuk mendinginkan kumparan induksi yang digunakan dalam proses pemanasan. Terakhir, sebagian pendingin akan digunakan untuk proses ekstrusi. Di sini, gaya yang besar diberikan pada katrol tekan untuk menghindari pembentukan porositas di area las; namun, penggunaan gaya tekan yang lebih tinggi akan menghasilkan lebih banyak gerinda (atau manik las). Oleh karena itu, pisau yang dirancang khusus digunakan untuk menghaluskan gerinda di bagian dalam dan luar tabung.
Keuntungan utama proses pengelasan frekuensi tinggi adalah memungkinkan pemesinan tabung baja berkecepatan tinggi. Namun, seperti yang umum terjadi pada sebagian besar sambungan tempa fase padat, sambungan las frekuensi tinggi tidak mudah diuji secara andal menggunakan teknik non-destruktif (NDT) konvensional. Retakan las dapat terjadi pada area datar dan tipis pada sambungan berkekuatan rendah yang tidak dapat dideteksi menggunakan metode tradisional dan mungkin kurang andal dalam beberapa aplikasi otomotif yang menuntut.
Pengelasan busur tungsten gas (GTAW)
Secara tradisional, produsen pipa baja memilih pengelasan busur tungsten gas (GTAW) untuk melengkapi proses pengelasan. GTAW menciptakan busur listrik di antara dua elektroda tungsten yang tidak habis pakai. Pada saat yang sama, gas pelindung inert dimasukkan dari obor untuk melindungi elektroda, menghasilkan aliran plasma terionisasi, dan melindungi kolam las cair. Proses ini telah mapan dan dipahami dengan baik, yang akan menghasilkan proses pengelasan berkualitas tinggi yang dapat diulang.
Keunggulan proses ini adalah pengulangan, pengelasan bebas percikan, dan penghapusan porositas. GTAW dianggap sebagai proses konduksi listrik, sehingga relatif lambat.
Pulsa busur frekuensi tinggi
Dalam beberapa tahun terakhir, sumber daya las GTAW, yang juga dikenal sebagai sakelar kecepatan tinggi, telah memungkinkan pulsa busur di atas 10.000 Hz. Pelanggan pabrik pengolahan pipa baja mendapatkan manfaat dari teknologi baru ini; pulsa busur frekuensi tinggi menghasilkan tekanan busur turun lima kali lebih besar daripada GTAW konvensional. Peningkatan yang signifikan meliputi peningkatan kekuatan ledakan, kecepatan jalur las yang lebih cepat, dan pengurangan skrap.
Pelanggan produsen pipa baja tersebut segera menyadari bahwa profil las yang dihasilkan dari proses pengelasan ini perlu dikurangi. Selain itu, kecepatan pengelasan masih relatif lambat.
Pengelasan laser
Dalam semua aplikasi pengelasan pipa baja, tepi strip baja dilelehkan dan dipadatkan ketika tepi pipa baja ditekan bersama menggunakan braket penjepit. Namun, sifat unik dari pengelasan laser adalah kepadatan sinar energinya yang tinggi. Sinar laser tidak hanya melelehkan lapisan permukaan material tetapi juga membuat lubang kunci sehingga profil las sangat sempit. Kepadatan daya di bawah 1 MW/cm2, seperti teknologi GTAW, tidak menghasilkan kepadatan energi yang cukup untuk menghasilkan lubang kunci. Dengan cara ini, proses tanpa lubang kunci menghasilkan profil las yang lebar dan dangkal. Presisi tinggi pengelasan laser menghasilkan penetrasi yang lebih efisien, yang pada gilirannya mengurangi pertumbuhan butiran dan menghasilkan kualitas metalografi yang lebih baik; di sisi lain, masukan energi termal yang lebih tinggi dan proses pendinginan GTAW yang lebih lambat menyebabkan konstruksi las yang kasar.
Secara umum, proses pengelasan laser dianggap lebih cepat daripada GTAW, mereka memiliki tingkat scrap yang sama, dan yang pertama membawa sifat metalografi yang lebih baik, yang mengarah ke kekuatan ledakan yang lebih tinggi dan kemampuan bentuk yang lebih tinggi. Jika dibandingkan dengan pengelasan frekuensi tinggi, tidak ada oksidasi yang terjadi selama pemrosesan laser material, yang menghasilkan tingkat scrap yang lebih rendah dan kemampuan bentuk yang lebih tinggi. Pengaruh ukuran spot: Dalam pengelasan pabrik pipa baja tahan karat, kedalaman pengelasan ditentukan oleh ketebalan pipa baja. Dengan cara ini, tujuan produksi adalah untuk meningkatkan kemampuan bentuk dengan mengurangi lebar las, sambil mencapai kecepatan yang lebih tinggi. Ketika memilih laser yang paling cocok, seseorang tidak hanya harus mempertimbangkan kualitas sinar, tetapi juga keakuratan pabrik. Selain itu, keterbatasan mengurangi spot harus dipertimbangkan sebelum kesalahan dimensi pabrik tabung dapat berperan.
Terdapat banyak masalah dimensi yang spesifik pada pengelasan pipa baja. Namun, faktor utama yang memengaruhi pengelasan adalah sambungan pada kotak las (lebih spesifiknya, kumparan las). Setelah strip terbentuk dan siap untuk pengelasan, karakteristik las meliputi celah strip, ketidaksejajaran las yang parah/ringan, dan perubahan garis tengah las. Celah tersebut menentukan seberapa banyak material yang digunakan untuk membentuk kolam las. Tekanan yang terlalu besar akan menghasilkan kelebihan material di bagian atas atau diameter dalam pipa. Di sisi lain, ketidaksejajaran las yang parah atau ringan dapat mengakibatkan profil las yang buruk. Selain itu, setelah melewati kotak las, pipa baja akan dipangkas lebih lanjut. Ini termasuk penyesuaian ukuran dan bentuk. Di sisi lain, pekerjaan tambahan dapat menghilangkan beberapa cacat solder yang serius/ringan, tetapi mungkin tidak semuanya. Tentu saja, kita ingin mencapai nol cacat. Sebagai aturan umum, cacat las tidak boleh melebihi lima persen dari ketebalan material. Melebihi nilai ini akan memengaruhi kekuatan produk las.
Terakhir, keberadaan garis tengah las penting untuk produksi pipa baja tahan karat berkualitas tinggi. Dengan meningkatnya penekanan pada kemampuan bentuk di pasar otomotif, terdapat korelasi langsung antara kebutuhan akan zona terpengaruh panas (HAZ) yang lebih kecil dan profil las yang lebih kecil. Hal ini, pada gilirannya, telah mendorong kemajuan teknologi laser yang meningkatkan kualitas sinar untuk mengurangi ukuran titik. Seiring dengan semakin mengecilnya ukuran titik, kita perlu lebih memperhatikan akurasi pemindaian garis tengah sambungan. Secara umum, produsen pipa baja akan berusaha mengurangi deviasi ini semaksimal mungkin, tetapi dalam praktiknya, sangat sulit untuk mencapai deviasi 0,2 mm (0,008 inci). Hal ini mendorong kebutuhan untuk menggunakan sistem pelacakan sambungan. Dua teknik pelacakan yang paling umum adalah pemindaian mekanis dan pemindaian laser. Di satu sisi, sistem mekanis menggunakan probe untuk menyentuh sambungan di hulu kolam las, yang rentan terhadap debu, keausan, dan getaran. Akurasi sistem ini adalah 0,25 mm (0,01 inci), yang tidak cukup presisi untuk pengelasan laser berkualitas sinar tinggi.
Di sisi lain, pelacakan sambungan laser dapat mencapai akurasi yang dibutuhkan. Biasanya, sinar laser atau titik laser diproyeksikan ke permukaan las, dan gambar yang dihasilkan diumpankan kembali ke kamera CMOS, yang menggunakan algoritma untuk menentukan lokasi las, sambungan yang salah, dan celah. Meskipun kecepatan pencitraan penting, pelacak sambungan laser harus memiliki pengontrol yang cukup cepat untuk mengkompilasi posisi las secara akurat sekaligus menyediakan kontrol loop tertutup yang diperlukan untuk menggerakkan kepala fokus laser langsung di atas sambungan. Oleh karena itu, akurasi pelacakan sambungan penting, begitu pula waktu responsnya.
Secara umum, teknologi pelacakan sambungan telah cukup berkembang sehingga produsen pipa baja dapat memanfaatkan sinar laser berkualitas lebih tinggi untuk menghasilkan pipa baja tahan karat yang lebih mudah dibentuk. Oleh karena itu, pengelasan laser telah menemukan tempatnya untuk mengurangi porositas las dan mengurangi profil las, sekaligus mempertahankan atau meningkatkan kecepatan pengelasan. Sistem laser, seperti laser pelat berpendingin difusi, telah meningkatkan kualitas sinar, yang selanjutnya meningkatkan kemampuan bentuk dengan mengurangi lebar las. Perkembangan ini mendorong kebutuhan akan kontrol dimensi yang lebih ketat dan pelacakan sambungan laser di pabrik pipa baja.
Waktu posting: 29-Agu-2022