Os principais parâmetros do processo de alta frequênciatubos soldados com costura retaIncluindo a entrada de calor de soldagem, a pressão de soldagem, a velocidade de soldagem, o tamanho do ângulo de abertura, a posição e o tamanho da bobina de indução, a posição do resistor, etc. Esses parâmetros têm um grande impacto na melhoria da qualidade dos tubos soldados por alta frequência, na eficiência da produção e na capacidade unitária. O ajuste adequado de vários parâmetros pode permitir que os fabricantes obtenham benefícios econômicos consideráveis.
1. Entrada de calor na soldagem: Na soldagem de tubos com costura reta de alta frequência, a potência de soldagem determina a quantidade de calor fornecida. Quando as condições externas são certas, mas a entrada de calor é insuficiente, a borda da tira aquecida não atinge a temperatura de soldagem e permanece com uma estrutura sólida que forma uma solda fria, impedindo a fusão. Essa falha é causada por uma entrada de calor de soldagem muito baixa.
A falta de fusão durante a inspeção geralmente se manifesta como falha no teste de achatamento, ruptura do tubo de aço durante o teste hidrostático ou trincas na solda durante o endireitamento do tubo, o que constitui um defeito grave. Além disso, a qualidade da borda da tira também afeta a entrada de calor da soldagem. Por exemplo, se houver rebarbas na borda da tira, estas podem causar faíscas antes de atingirem o ponto de soldagem do rolo de compressão, resultando em perda de potência de soldagem e redução da entrada de calor, o que pode levar à falta de fusão ou soldagem a frio. Quando a entrada de calor é excessiva, a borda da tira aquecida excede a temperatura de soldagem, resultando em superaquecimento ou até mesmo queima. A solda também pode trincar após ser submetida a tensão. Às vezes, o metal fundido espirra e forma furos devido à ruptura da solda. Bolhas e furos são formados pelo excesso de entrada de calor. Durante a inspeção, esses defeitos se manifestam principalmente como falha no teste de achatamento a 90°, falha no teste de impacto e ruptura ou vazamento do tubo de aço durante o teste hidrostático.
2. Pressão de soldagem (redução do diâmetro): A pressão de soldagem é o principal parâmetro do processo de soldagem. Após a borda da tira ser aquecida até a temperatura de soldagem, os átomos de metal se combinam sob a força de extrusão do rolo de compressão para formar uma solda. O tamanho da pressão de soldagem afeta a resistência e a tenacidade da solda. Se a pressão de soldagem aplicada for muito baixa, a borda da solda não poderá ser totalmente fundida e os óxidos metálicos remanescentes na solda não poderão ser expelidos, formando inclusões. Isso resulta em uma resistência à tração da solda bastante reduzida e na propensão a trincas após a aplicação de tensão. Se a pressão de soldagem aplicada for muito alta, a maior parte do metal que atinge a temperatura de soldagem será extrudada, o que não só reduz a resistência e a tenacidade da solda, como também produz defeitos como rebarbas internas e externas excessivas ou soldas sobrepostas.
A pressão de soldagem é geralmente medida e avaliada pela redução do diâmetro do tubo de aço antes e depois do rolo de extrusão, bem como pelo tamanho e formato das rebarbas. O efeito da força de extrusão na forma das rebarbas é o seguinte: quando a força de extrusão é excessiva, há grande quantidade de respingos e metal fundido extrudado, resultando em rebarbas grandes e inclinadas em ambos os lados da solda; quando a força de extrusão é insuficiente, quase não há respingos e as rebarbas são pequenas e aglomeradas; quando a força de extrusão é moderada, as rebarbas extrudadas ficam na vertical, com altura geralmente controlada entre 2,5 e 3 mm. Se a força de extrusão for controlada adequadamente, o ângulo de fluxo do metal na solda será simétrico em relação à direção vertical, com um ângulo de 55° a 65°. O formato do fluxo de metal na solda é obtido quando a força de extrusão é controlada corretamente.
3. Velocidade de soldagem: A velocidade de soldagem também é o principal parâmetro do processo de soldagem. Ela está relacionada ao sistema de aquecimento, à velocidade de deformação da solda e à velocidade de cristalização dos átomos do metal. Para soldagem de alta frequência, a qualidade da solda aumenta com o aumento da velocidade de soldagem. Isso ocorre porque a redução do tempo de aquecimento diminui a largura da zona de aquecimento da borda e reduz o tempo para a formação de óxidos metálicos. Se a velocidade de soldagem for reduzida, não apenas a zona de aquecimento se torna mais larga, ou seja, a zona afetada pelo calor da solda se torna mais larga, como também a largura da zona de fusão varia com a mudança do calor de entrada, além de a rebarba interna formada ser maior. A largura da linha de fusão em diferentes velocidades de soldagem também aumenta. Durante a soldagem em baixa velocidade, a redução correspondente no calor de entrada dificultará a soldagem. Ao mesmo tempo, a qualidade da borda da placa e outros fatores externos, como o magnetismo do resistor, o tamanho do ângulo de abertura, etc., podem facilmente causar uma série de defeitos. Portanto, durante a soldagem de alta frequência, a velocidade de soldagem mais rápida deve ser selecionada para a produção, de acordo com as especificações do produto, tanto quanto possível, dentro das condições permitidas pela capacidade da unidade e pelo equipamento de soldagem.
4. Ângulo de abertura: O ângulo de abertura, também chamado de ângulo V de soldagem, refere-se ao ângulo entre a borda da tira em frente ao rolo de extrusão, conforme mostrado na Figura 6. Normalmente, o ângulo de abertura varia entre 3° e 6°, e seu valor é determinado principalmente pela posição do rolo guia e pela espessura da chapa guia. O tamanho do ângulo V tem um grande impacto na estabilidade e na qualidade da soldagem. Quando o ângulo V é reduzido, a distância entre as bordas da tira diminui, intensificando o efeito de proximidade da corrente de alta frequência, o que pode reduzir a potência de soldagem ou aumentar a velocidade de soldagem e melhorar a produtividade. Se o ângulo de abertura for muito pequeno, ocorrerá soldagem prematura, ou seja, o ponto de solda será comprimido e fundido antes de atingir a temperatura, o que pode facilmente formar defeitos como inclusões e solda fria na solda, reduzindo sua qualidade. Embora o aumento do ângulo V aumente o consumo de energia, sob certas condições, ele pode garantir a estabilidade do aquecimento da borda da tira, reduzir a perda de calor na borda e diminuir a zona afetada pelo calor. Na produção real, para garantir a qualidade da solda, o ângulo em V é geralmente controlado entre 4° e 5°.
5. Dimensões e posição da bobina de indução: A bobina de indução é uma ferramenta importante na soldagem por indução de alta frequência. Suas dimensões e posição afetam diretamente a eficiência da produção.
A potência transmitida pela bobina de indução para o tubo de aço é proporcional ao quadrado da distância entre a bobina e o tubo. Se essa distância for muito grande, a eficiência da produção será drasticamente reduzida. Se for muito pequena, a bobina poderá entrar em contato com o tubo de aço, pegar fogo ou ser danificada por ele. Normalmente, a superfície interna da bobina de indução fica em contato com o corpo do tubo. A distância entre a bobina e o tubo é escolhida em torno de 10 mm. A largura da bobina de indução é selecionada de acordo com o diâmetro externo do tubo de aço. Se a bobina for muito larga, sua indutância diminuirá, a tensão no indutor também diminuirá e a potência de saída será reduzida; se a bobina for muito estreita, a potência de saída aumentará, mas as perdas de potência ativa no tubo e na bobina também aumentarão. Geralmente, uma largura de bobina de indução entre 1 e 1,5D (onde D é o diâmetro externo do tubo de aço) é considerada mais adequada.
A distância entre a extremidade frontal da bobina de indução e o centro do rolo de compressão deve ser igual ou ligeiramente maior que o diâmetro do tubo, ou seja, de 1 a 1,2D é o mais adequado. Se a distância for muito grande, o efeito de proximidade do ângulo de abertura será reduzido, fazendo com que a distância de aquecimento da borda seja muito longa, impossibilitando a obtenção de uma temperatura de soldagem mais alta na junta de solda; se a distância for muito pequena, o rolo de extrusão gerará mais calor induzido, reduzindo sua vida útil.
6. Função e localização do resistor: O ímã resistor é usado para reduzir o fluxo de corrente de alta frequência na parte traseira do tubo de aço e, ao mesmo tempo, concentrar a corrente para aquecer o ângulo em V da tira de aço, garantindo que o calor não seja perdido devido ao aquecimento do corpo do tubo. Se o resfriamento for insuficiente, a barra magnética excederá sua temperatura de Curie (cerca de 300 °C) e perderá o magnetismo. Sem o resistor, a corrente e o calor induzido seriam dispersos por todo o tubo, aumentando a potência de soldagem e causando o superaquecimento do tubo. O resistor não tem efeito térmico no tubo em bruto. O posicionamento do resistor tem um grande impacto na velocidade de soldagem, bem como na qualidade da soldagem. A prática comprovou que, quando a extremidade frontal do resistor está exatamente na linha central do rolo de compressão, o resultado será o achatamento. Quando se estende além da linha central do rolo de extrusão em direção à lateral da máquina de dimensionamento, o efeito de achatamento será significativamente reduzido. Quando o resistor estiver abaixo da linha central, mas em um dos lados do rolo guia, a resistência da soldagem será reduzida. A posição ideal é a seguinte: o resistor é colocado no tubo abaixo do indutor, com sua extremidade alinhada à linha central do rolo de extrusão ou ajustada de 20 a 40 mm na direção de conformação. Isso aumenta a impedância traseira no tubo, reduz as perdas por corrente circulante e, consequentemente, a resistência da soldagem.
Data da publicação: 07/10/2023