Основные параметры процесса высокочастотной обработкитрубы со сварным швомК таким параметрам относятся: тепловая мощность сварки, давление сварки, скорость сварки, размер угла раскрытия, положение и размер индукционной катушки, положение резистора и т. д. Эти параметры оказывают большое влияние на повышение качества высокочастотной сварки труб, эффективность производства и производительность. Согласование различных параметров позволяет производителям получить значительную экономическую выгоду.
1. Тепловая мощность сварки: При высокочастотной сварке прямых швов труб мощность сварки определяет количество тепловой энергии, подаваемой при сварке. При определенных внешних условиях и недостаточном количестве подаваемой тепловой энергии край нагретой полосы не достигает температуры сварки и остается сплошной структурой, образующей холодный сварной шов, который даже не может сплавиться. Непонятно, почему тепловая мощность сварки недостаточна.
Отсутствие сварного шва, выявленное при контроле, обычно проявляется в виде неудачного испытания на сплющивание, разрыва стальной трубы при гидростатическом испытании или растрескивания сварного шва при выпрямлении стальной трубы, что является серьезным дефектом. Кроме того, на качество кромки полосы также влияет тепловая нагрузка при сварке. Например, если на кромке полосы есть заусенцы, они вызовут искры до попадания в точку сварки прижимного ролика, что приведет к потере сварочной мощности и снижению тепловой нагрузки. Это приведет к отсутствию сварного шва или холодной сварке. При слишком высокой тепловой нагрузке температура кромки нагретой полосы превысит температуру сварки, что приведет к перегреву или даже перегоранию. Сварной шов также может растрескаться под воздействием напряжения. Иногда расплавленный металл разбрызгивается и образует отверстия из-за разрушения сварного шва. Пузыри и отверстия образуются из-за чрезмерной тепловой нагрузки. В ходе проверки эти дефекты проявляются главным образом в виде неудовлетворительных результатов испытания на сплющивание под углом 90°, неудовлетворительных результатов испытания на ударную прочность, а также разрыва или протечки стальной трубы во время гидравлического испытания.
2. Давление сварки (уменьшение диаметра): Давление сварки является основным параметром процесса сварки. После нагрева края полосы до температуры сварки атомы металла соединяются под действием силы выдавливания прижимного ролика, образуя сварной шов. Величина давления сварки влияет на прочность и ударную вязкость сварного шва. Если приложенное давление сварки слишком мало, край сварного шва не может полностью сплавиться, а оставшиеся оксиды металла в сварном шве не могут быть удалены и образуют включения, что приводит к значительному снижению прочности сварного шва на растяжение и склонности сварного шва к растрескиванию после напряжения; если приложенное давление сварки слишком велико, большая часть металла, достигшего температуры сварки, будет выдавлена, что не только снижает прочность и ударную вязкость сварного шва, но и приводит к дефектам, таким как чрезмерные внутренние и внешние заусенцы или нахлесточная сварка.
Давление сварки обычно измеряется и оценивается по уменьшению диаметра стальной трубы до и после экструзионного ролика, а также по размеру и форме заусенцев. Влияние силы экструзии при сварке на форму заусенцев. Слишком большая экструзия при сварке приводит к большому разбрызгиванию и большому объему выдавливаемого расплавленного металла, заусенцы большие и опрокидываются по обе стороны сварного шва; слишком малая экструзия приводит к почти полному отсутствию разбрызгивания, заусенцы мелкие и нагромождены; умеренная экструзия приводит к образованию вертикальных заусенцев, высота которых обычно составляет 2,5–3 мм. При правильном контроле величины экструзии угол обтекаемости металла в сварном шве симметричен относительно вертикального, горизонтального, правого и горизонтального положения, составляя 55–65°. При правильном контроле величины экструзии металл обтекает сварной шов.
3. Скорость сварки: Скорость сварки также является основным параметром процесса сварки. Она связана с системой нагрева, скоростью деформации сварного шва и скоростью кристаллизации атомов металла. При высокочастотной сварке качество сварки улучшается с увеличением скорости сварки. Это происходит потому, что сокращение времени нагрева сужает ширину зоны нагрева кромки и сокращает время образования оксидов металла. Если скорость сварки снижается, то не только зона нагрева становится шире, то есть зона термического воздействия сварного шва становится шире, а ширина зоны плавления изменяется в зависимости от изменения подводимой температуры, и образуется больше внутреннего заусенца. Ширина линии плавления при разных скоростях сварки. При низкоскоростной сварке соответствующее снижение подводимой температуры затрудняет сварку. В то же время на качество кромки платы влияют и другие внешние факторы, такие как магнетизм резистора, размер угла раскрытия и т. д., что может легко привести к ряду дефектов. Поэтому при высокочастотной сварке следует выбирать максимально возможную скорость сварки в соответствии со спецификациями изделия, насколько это возможно в условиях, допускаемых производительностью установки и сварочным оборудованием.
4. Угол раскрытия: Угол раскрытия, также называемый сварочным V-образным углом, обозначает угол между кромкой полосы и экструзионным роликом, как показано на рисунке 6. Обычно угол раскрытия варьируется от 3° до 6°, и его величина в основном определяется положением направляющего ролика и толщиной направляющей листа. Размер V-образного угла оказывает большое влияние на стабильность и качество сварки. При уменьшении V-образного угла расстояние между кромками полосы уменьшается, что усиливает эффект близости высокочастотного тока, что позволяет снизить мощность сварки или увеличить скорость сварки и повысить производительность. Если угол раскрытия слишком мал, это приведет к преждевременной сварке, то есть точка сварки будет сжата и сплавлена до достижения температуры, что легко приведет к образованию дефектов, таких как включения и холодный сварной шов, снижая качество сварки. Хотя увеличение V-образного угла увеличивает потребление энергии, при определенных условиях это может обеспечить стабильность нагрева кромки полосы, уменьшить теплопотери по кромке и уменьшить зону термического воздействия. В реальных производственных условиях для обеспечения качества сварного шва угол V обычно контролируется в пределах от 4° до 5°.
5. Размер и положение индукционной катушки: Индукционная катушка является важным инструментом в высокочастотной индукционной сварке. Ее размер и положение напрямую влияют на эффективность производства.
Мощность, передаваемая индукционной катушкой стальной трубе, пропорциональна квадрату зазора на поверхности трубы. Если зазор слишком велик, эффективность производства резко снизится. Если зазор слишком мал, поверхность трубы может легко загореться или повредиться. Обычно внутренняя поверхность индукционной катушки контактирует с корпусом трубы. Зазор выбирается примерно равным 10 мм. Ширина индукционной катушки выбирается в соответствии с внешним диаметром стальной трубы. Если индукционная катушка слишком широкая, её индуктивность уменьшится, напряжение на индукторе также уменьшится, и выходная мощность снизится; если индукционная катушка слишком узкая, выходная мощность увеличится, но при этом увеличатся активные потери мощности в трубе и самой индукционной катушке. Как правило, наиболее подходящей является ширина индукционной катушки от 1 до 1,5D (где D — внешний диаметр стальной трубы).
Расстояние между передним концом индукционной катушки и центром прижимного ролика должно быть равно или немного больше диаметра трубы, то есть более подходящим является значение от 1 до 1,2D. Если расстояние слишком велико, эффект близости угла раскрытия уменьшится, что приведет к слишком большому расстоянию нагрева кромки и, следовательно, к невозможности достижения более высокой температуры сварки в паяном соединении; если же расстояние слишком мало, экструзионный ролик будет генерировать больше тепла, что сократит срок его службы.
6. Функция и расположение резистора: Резисторный магнит используется для уменьшения потока высокочастотного тока на обратной стороне стальной трубы и одновременно для концентрации тока на нагреве V-образного уголка стальной полосы, чтобы предотвратить потери тепла из-за нагрева корпуса трубы. Если охлаждение недостаточное, магнитный стержень превысит свою температуру Кюри (около 300 °C) и потеряет магнетизм. Без резистора ток и индуцированное тепло рассеивались бы по всей трубе, увеличивая мощность сварки и вызывая перегрев трубы. Резистор не оказывает теплового воздействия на заготовку трубы. Расположение резистора оказывает большое влияние на скорость сварки, а также на качество сварки. Практика показала, что когда передний конец резистора находится точно на центральной линии прижимного ролика, результат будет выравнивающим. Когда он выходит за центральную линию экструзионного ролика в сторону сортировочной машины, эффект выравнивания значительно снижается. Если резистор расположен ниже центральной линии, но с одной стороны направляющего ролика, прочность сварки снизится. Правильный вариант – размещение резистора в заготовке трубки под индуктором, при этом его головка должна совпадать с центральной линией экструзионного ролика или быть смещена на 20-40 мм в направлении формования. Это позволяет увеличить обратное сопротивление в трубке, уменьшить потери тока в ней и снизить мощность сварки.
Дата публикации: 07.10.2023