Kemajuan dalam pemprosesan bahan telah membawa peluang unik dalam bidang pengeluaran tiub keluli tahan karat. Aplikasi tipikal termasuk paip ekzos, paip bahan api, penyuntik bahan api dan komponen lain. Dalam pengeluaran paip keluli tahan karat, jalur keluli rata dibentuk terlebih dahulu, dan kemudian bentuknya dibuat menjadi tiub bulat. Setelah terbentuk, sambungan tiub mesti dikimpal bersama. Kimpalan ini sangat mempengaruhi kebolehbentukan bahagian tersebut. Oleh itu, adalah sangat penting untuk memilih teknik kimpalan yang sesuai untuk mendapatkan profil kimpalan yang dapat memenuhi keperluan ujian ketat dalam industri pembuatan. Tidak dinafikan bahawa kimpalan arka tungsten gas (GTAW), kimpalan frekuensi tinggi (HF) dan kimpalan laser masing-masing telah digunakan dalam pembuatan paip keluli tahan karat.
Kimpalan induksi frekuensi tinggi
Dalam kimpalan sentuhan frekuensi tinggi dan kimpalan aruhan frekuensi tinggi, peralatan yang membekalkan arus dan peralatan yang membekalkan daya tekan adalah bebas antara satu sama lain. Di samping itu, kedua-dua kaedah boleh menggunakan magnet bar, iaitu elemen magnet lembut yang diletakkan di dalam badan tiub, yang membantu menumpukan aliran kimpalan di tepi jalur.
Dalam kedua-dua kes, jalur dipotong dan dibersihkan, digulung, dan dihantar ke titik kimpalan. Di samping itu, penyejuk digunakan untuk menyejukkan gegelung induksi yang digunakan dalam proses pemanasan. Akhir sekali, sedikit penyejuk akan digunakan untuk proses penyemperitan. Di sini, banyak daya dikenakan pada takal picit untuk mengelakkan pembentukan keliangan di kawasan kimpalan; walau bagaimanapun, menggunakan daya picit yang lebih tinggi akan mengakibatkan peningkatan gerinda (atau manik kimpalan). Oleh itu, pisau yang direka khas digunakan untuk menghilangkan gerinda di bahagian dalam dan luar tiub.
Kelebihan utama proses kimpalan frekuensi tinggi ialah ia membolehkan pemesinan tiub keluli berkelajuan tinggi. Walau bagaimanapun, seperti yang biasa berlaku dalam kebanyakan sambungan tempaan fasa pepejal, sambungan kimpalan frekuensi tinggi tidak mudah diuji dengan andal menggunakan teknik tanpa musnah konvensional (NDT). Retakan kimpalan boleh berlaku di kawasan rata dan nipis pada sambungan kekuatan rendah yang tidak dapat dikesan menggunakan kaedah tradisional dan mungkin kurang kebolehpercayaan dalam beberapa aplikasi automotif yang mencabar.
Kimpalan arka tungsten gas (GTAW)
Secara tradisinya, pengeluar paip keluli telah memilih kimpalan arka tungsten gas (GTAW) untuk melengkapkan proses kimpalan. GTAW menghasilkan arka elektrik antara dua elektrod tungsten yang tidak boleh dimakan. Pada masa yang sama, gas pelindung lengai diperkenalkan dari obor untuk melindungi elektrod, menghasilkan aliran plasma terion dan melindungi kolam kimpalan lebur. Ini adalah proses yang mantap dan difahami yang akan menghasilkan proses kimpalan berkualiti tinggi yang boleh diulang.
Kelebihan proses ini adalah kebolehulangan, kimpalan bebas percikan dan penghapusan keliangan. GTAW dianggap sebagai proses pengaliran elektrik, jadi, secara relatifnya, prosesnya agak perlahan.
Denyut arka frekuensi tinggi
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, sumber kuasa kimpalan GTAW, juga dikenali sebagai suis berkelajuan tinggi, telah membolehkan denyutan arka melebihi 10,000 Hz. Pelanggan loji pemprosesan paip keluli mendapat manfaat daripada teknologi baharu ini, denyutan arka frekuensi tinggi menyebabkan tekanan arka menurun yang lima kali ganda lebih besar daripada GTAW konvensional. Penambahbaikan yang mewakili termasuk peningkatan kekuatan pecah, kelajuan talian kimpalan yang lebih pantas dan pengurangan skrap.
Pelanggan pengeluar paip keluli dengan cepat mendapati bahawa profil kimpalan yang diperoleh melalui proses kimpalan ini perlu dikurangkan. Di samping itu, kelajuan kimpalan masih agak perlahan.
Kimpalan laser
Dalam semua aplikasi kimpalan paip keluli, tepi jalur keluli dicairkan dan dipejalkan apabila tepi paip keluli dihimpit bersama menggunakan kurungan pengapit. Walau bagaimanapun, sifat unik kimpalan laser ialah ketumpatan pancaran tenaganya yang tinggi. Pancaran laser bukan sahaja mencairkan lapisan permukaan bahan tetapi juga mencipta lubang kunci supaya profil kimpalan menjadi sangat sempit. Ketumpatan kuasa di bawah 1 MW/cm2, seperti teknologi GTAW, tidak menghasilkan ketumpatan tenaga yang mencukupi untuk menghasilkan lubang kunci. Dengan cara ini, proses tanpa lubang kunci menghasilkan profil kimpalan yang luas dan cetek. Ketepatan kimpalan laser yang tinggi membawa kepada penembusan yang lebih cekap, yang seterusnya mengurangkan pertumbuhan butiran dan membawa kepada kualiti metalografi yang lebih baik; sebaliknya, input tenaga haba yang lebih tinggi dan proses penyejukan GTAW yang lebih perlahan membawa kepada pembinaan kimpalan yang kasar.
Secara amnya, proses kimpalan laser dianggap lebih pantas daripada GTAW, ia mempunyai kadar sekerap yang sama, dan yang pertama membawa sifat metalografi yang lebih baik, yang membawa kepada kekuatan pecah yang lebih tinggi dan kebolehbentukan yang lebih tinggi. Berbanding dengan kimpalan frekuensi tinggi, tiada pengoksidaan berlaku semasa pemprosesan laser bahan, yang menghasilkan kadar sekerap yang lebih rendah dan kebolehbentukan yang lebih tinggi. Pengaruh saiz bintik: Dalam kimpalan kilang paip keluli tahan karat, kedalaman kimpalan ditentukan oleh ketebalan paip keluli. Dengan cara ini, matlamat pengeluaran adalah untuk meningkatkan kebolehbentukan dengan mengurangkan lebar kimpalan, sambil mencapai kelajuan yang lebih tinggi. Apabila memilih laser yang paling sesuai, seseorang bukan sahaja mesti mempertimbangkan kualiti pancaran, tetapi juga ketepatan kilang. Di samping itu, batasan pengurangan bintik mesti dipertimbangkan sebelum ralat dimensi kilang tiub boleh dimainkan.
Terdapat banyak masalah dimensi khusus untuk kimpalan paip keluli, namun, faktor utama yang mempengaruhi kimpalan adalah jahitan pada kotak yang dikimpal (lebih khusus lagi, gegelung yang dikimpal). Setelah jalur dibentuk dan sedia untuk dikimpal, ciri-ciri kimpalan termasuk jurang jalur, ketidaksejajaran kimpalan yang teruk/sedikit, dan perubahan garis tengah kimpalan. Jurang menentukan berapa banyak bahan yang digunakan untuk membentuk kolam kimpalan. Terlalu banyak tekanan akan mengakibatkan lebihan bahan pada diameter atas atau dalam paip. Sebaliknya, ketidaksejajaran kimpalan yang teruk atau sedikit boleh mengakibatkan profil kimpalan yang lemah. Di samping itu, selepas melalui kotak yang dikimpal, paip keluli akan dipotong lebih lanjut. Ini termasuk pelarasan saiz dan pelarasan bentuk (bentuk). Sebaliknya, kerja tambahan boleh menghapuskan beberapa kecacatan pateri yang serius/kecil, tetapi mungkin bukan semuanya. Sudah tentu, kita mahu mencapai kecacatan sifar. Sebagai peraturan umum, kecacatan kimpalan tidak boleh melebihi lima peratus daripada ketebalan bahan. Melebihi nilai ini akan menjejaskan kekuatan produk yang dikimpal.
Akhir sekali, kehadiran garis tengah kimpalan adalah penting untuk penghasilan paip keluli tahan karat berkualiti tinggi. Dengan penekanan yang semakin meningkat terhadap kebolehbentukan dalam pasaran automotif, terdapat korelasi langsung antara keperluan untuk zon terjejas haba (HAZ) yang lebih kecil dan profil kimpalan yang dikurangkan. Ini seterusnya telah membawa kepada kemajuan dalam teknologi laser yang meningkatkan kualiti pancaran untuk mengurangkan saiz titik. Memandangkan saiz titik terus menjadi lebih kecil, kita perlu memberi lebih perhatian kepada ketepatan pengimbasan garis tengah jahitan. Secara amnya, pengeluar paip keluli akan cuba mengurangkan sisihan ini sebanyak mungkin, tetapi dalam praktiknya, sangat sukar untuk mencapai sisihan 0.2mm (0.008 inci). Ini membawa keperluan untuk menggunakan sistem penjejakan jahitan. Dua teknik penjejakan yang paling biasa ialah pengimbasan mekanikal dan pengimbasan laser. Di satu pihak, sistem mekanikal menggunakan prob untuk menghubungi jahitan di hulu kolam kimpalan, yang terdedah kepada habuk, haus dan getaran. Ketepatan sistem ini ialah 0.25mm (0.01 inci), yang tidak cukup tepat untuk kimpalan laser berkualiti pancaran tinggi.
Sebaliknya, penjejakan jahitan laser boleh mencapai ketepatan yang diperlukan. Biasanya, pancaran laser atau titik laser diunjurkan pada permukaan kimpalan, dan imej yang terhasil diumpan balik ke kamera CMOS, yang menggunakan algoritma untuk menentukan lokasi kimpalan, salah sambungan dan jurang. Walaupun kelajuan pengimejan adalah penting, penjejak jahitan laser mesti mempunyai pengawal yang cukup pantas untuk menyusun kedudukan kimpalan dengan tepat sambil menyediakan kawalan gelung tertutup yang diperlukan untuk menggerakkan kepala fokus laser terus ke atas jahitan. Oleh itu, ketepatan penjejakan jahitan adalah penting, begitu juga masa tindak balas.
Secara amnya, teknologi pengesanan jahitan telah dibangunkan dengan secukupnya untuk membolehkan pengeluar paip keluli menggunakan pancaran laser berkualiti tinggi bagi menghasilkan paip keluli tahan karat yang lebih baik. Hasilnya, kimpalan laser telah menemui tempat untuk mengurangkan keliangan kimpalan dan mengurangkan profil kimpalan sambil mengekalkan atau meningkatkan kelajuan kimpalan. Sistem laser, seperti laser papak yang disejukkan dengan resapan, telah meningkatkan kualiti pancaran, seterusnya meningkatkan kebolehbentukan dengan mengurangkan lebar kimpalan. Perkembangan ini telah membawa kepada keperluan untuk kawalan dimensi yang lebih ketat dan pengesanan jahitan laser dalam kilang paip keluli.
Masa siaran: 29 Ogos 2022