Üretimindepaslanmaz çelik borularÖncelikle düz bir çelik şerit şekillendirilir, ardından yuvarlak bir boru haline getirilir. Şekillendirildikten sonra, borunun dikişleri birbirine kaynaklanmalıdır. Bu kaynak, parçanın şekillendirilebilirliğini büyük ölçüde etkiler. Bu nedenle, imalat sektöründeki katı test gereksinimlerini karşılayabilecek bir kaynak profili elde etmek için doğru kaynak tekniğini seçmek son derece önemlidir. Şüphesiz ki, gaz tungsten ark kaynağı (GTAW), yüksek frekanslı (HF) kaynak ve lazer kaynağı, paslanmaz çelik boruların üretiminde uygulanmıştır.
Yüksek frekanslı indüksiyon kaynağı
Yüksek frekanslı temas kaynağı ve yüksek frekanslı indüksiyon kaynağında, akım sağlayan ekipman ve ekstrüzyon kuvveti sağlayan ekipman birbirinden bağımsızdır. Ayrıca, her iki yöntemde de boru gövdesinin içine yerleştirilen yumuşak manyetik bir eleman olan çubuk mıknatıs kullanılabilir; bu, kaynak akışını şeridin kenarında yoğunlaştırmaya yardımcı olur. Her iki durumda da şerit kesilir ve temizlendikten sonra rulo haline getirilerek kaynak noktasına gönderilir. Ek olarak, ısıtma işleminde kullanılan indüksiyon bobinlerini soğutmak için soğutucu kullanılır. Son olarak, ekstrüzyon işleminde de bir miktar soğutucu kullanılır. Burada, kaynak bölgesinde gözenek oluşumunu önlemek için sıkıştırma kasnağına çok fazla kuvvet uygulanır; ancak, daha fazla sıkıştırma kuvveti kullanmak, çapakların (veya kaynak dikişlerinin) artmasına neden olur. Bu nedenle, borunun iç ve dış yüzeyindeki çapakları gidermek için özel olarak tasarlanmış bıçaklar kullanılır.
Yüksek frekanslı kaynak işleminin temel avantajı, çelik boruların yüksek hızda işlenmesine olanak sağlamasıdır. Bununla birlikte, çoğu katı faz dövme işleminde olduğu gibi, yüksek frekanslı kaynaklı bağlantılar geleneksel tahribatsız muayene (NDT) teknikleri kullanılarak güvenilir bir şekilde test edilemez. Kaynak çatlakları, geleneksel yöntemlerle tespit edilemeyen ve bazı zorlu otomotiv uygulamalarında güvenilirliği düşük olabilen, düşük mukavemetli bağlantıların düz, ince bölgelerinde meydana gelebilir.
Gaz Tungsten Ark Kaynağı (GTAW)
Geleneksel olarak, boru üreticileri kaynak işlemini gaz tungsten ark kaynağı (GTAW) ile tamamlamayı tercih etmişlerdir. GTAW, iki tüketilmeyen tungsten elektrot arasında bir kaynak arkı oluşturur. Aynı zamanda, elektrotları korumak, iyonize plazma akımı oluşturmak ve erimiş kaynak havuzunu korumak için kaynak torçundan inert bir koruyucu gaz verilir. Bu, tekrarlanabilir yüksek kaliteli kaynaklar üretecek, yerleşik ve anlaşılmış bir işlemdir. Bu işlemin avantajları tekrarlanabilirlik, sıçramasız kaynak ve gözenekliliğin ortadan kaldırılmasıdır. GTAW, elektriksel iletim işlemi olarak kabul edilir, bu nedenle, nispeten yavaş bir işlemdir.
yüksek frekanslı ark darbesi
Son yıllarda, yüksek hızlı anahtarlar olarak da bilinen GTAW kaynak güç kaynakları, 10.000 Hz'in üzerinde ark darbelerine olanak tanımaktadır. Çelik boru işleme tesislerindeki müşteriler, yüksek frekanslı ark darbelerinin geleneksel GTAW'ye kıyasla beş kat daha fazla ark aşağı doğru basıncı sağladığı bu yeni teknolojiden faydalanmaktadır. Elde edilen tipik iyileştirmeler arasında artan patlama dayanımı, daha hızlı kaynak hattı hızları ve daha az hurda yer almaktadır. Çelik boru üreticilerinin müşterileri, bu kaynak işlemiyle elde edilen kaynak profilinin küçültülmesi gerektiğini hızla keşfettiler. Ayrıca, kaynak hızı hala nispeten yavaştır.
Lazer kaynağı
Tüm çelik boru kaynak uygulamalarında, çelik boru kenarları sıkıştırma braketleri kullanılarak birbirine bastırıldığında çelik şeridin kenarları erir ve katılaşır. Bununla birlikte, lazer kaynağının benzersiz özelliği yüksek enerji ışın yoğunluğudur. Lazer ışını sadece malzemenin yüzey katmanını eritmekle kalmaz, aynı zamanda bir anahtar deliği oluşturarak dar bir kaynak dikişi profili elde edilmesini sağlar. GTAW teknolojisi gibi 1 MW/cm2'nin altındaki güç yoğunlukları, anahtar deliği oluşturmak için yeterli enerji yoğunluğu üretmez. Bu nedenle, anahtar deliği olmayan işlem, geniş ve sığ bir kaynak profiliyle sonuçlanır. Lazer kaynağının yüksek hassasiyeti, daha verimli penetrasyon sağlar, bu da tane büyümesini azaltır ve daha iyi metalografik kalite getirir; öte yandan, GTAW'nin daha yüksek ısı enerjisi girişi ve daha yavaş soğutma işlemi, pürüzlü kaynaklı yapıya yol açar.
Genel olarak, lazer kaynak işleminin GTAW'den daha hızlı olduğu, aynı hurda oranına sahip olduğu ve lazer kaynağının daha iyi metalografik özellikler sağladığı, bunun da daha yüksek patlama dayanımı ve daha yüksek şekillendirilebilirlik anlamına geldiği kabul edilir. Yüksek frekanslı kaynakla karşılaştırıldığında, lazer, oksidasyon olmadan malzemeleri işler, bu da daha düşük hurda oranları ve daha yüksek şekillendirilebilirlik sağlar. Nokta boyutunun etkisi: Paslanmaz çelik boru fabrikalarında kaynak derinliği, çelik borunun kalınlığına bağlıdır. Bu nedenle, üretim hedefi, daha yüksek hızlar elde ederken kaynak genişliğini azaltarak şekillendirilebilirliği iyileştirmektir. En uygun lazeri seçerken, sadece ışın kalitesi değil, aynı zamanda frezeleme hassasiyeti de dikkate alınmalıdır. Ayrıca, boru frezesinin boyutsal hatasının rol oynamasından önce, ışık noktasının azaltılmasının sınırlaması öncelikle göz önünde bulundurulmalıdır.
Çelik boru kaynaklamasında birçok boyutsal sorun mevcuttur; ancak kaynaklamayı etkileyen ana faktör, kaynak kutusundaki (daha spesifik olarak, kaynak bobinindeki) dikiştir. Kaynak için şerit oluşturulduktan sonra, kaynak özellikleri arasında şerit boşlukları, ciddi/hafif kaynak hizalama hatası ve kaynak merkez hattındaki sapma yer alır. Boşluk, kaynak havuzunu oluşturmak için ne kadar malzeme kullanılacağını belirler. Çok fazla basınç, borunun üst veya iç çapında fazla malzemeye neden olur. Öte yandan, ciddi veya hafif kaynak hizalama hatası, kötü bir kaynak profiline yol açabilir. Ayrıca, kaynak kutusundan geçtikten sonra, çelik boru daha da kesilecektir. Bu, boyut ayarlamalarını ve şekil (şekil) ayarlamalarını içerir. Öte yandan, ek çalışma bazı büyük/küçük kaynak kusurlarını giderebilir, ancak muhtemelen hepsini değil. Elbette, sıfır kusur elde etmek istiyoruz. Genel bir kural olarak, kaynak kusurları malzeme kalınlığının yüzde beşini geçmemelidir. Bu değerin aşılması, kaynaklı ürünün mukavemetini etkileyecektir.
Son olarak, kaynak merkez çizgisinin varlığı, yüksek kaliteli paslanmaz çelik boruların üretimi için önemlidir. Otomotiv pazarında şekillendirilebilirliğe artan odaklanmayla doğrudan bağlantılı olarak, daha küçük ısıdan etkilenen bölgeler (HAZ) ve azaltılmış kaynak profillerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu da lazer teknolojisinin gelişimini, yani nokta boyutunu küçültmek için ışın kalitesinin iyileştirilmesini teşvik etmektedir. Nokta boyutu küçülmeye devam ettikçe, kaynak merkez çizgisinin taranmasının doğruluğuna daha fazla dikkat etmemiz gerekmektedir. Genel olarak, çelik boru üreticileri bu sapmayı mümkün olduğunca azaltmaya çalışırlar, ancak pratikte 0,2 mm (0,008 inç) sapma elde etmek çok zordur.
Bu durum, kaynak dikişi izleme sisteminin kullanımını gerekli kılmaktadır. En yaygın iki izleme tekniği mekanik tarama ve lazer taramadır. Bir yandan, mekanik sistemler, kaynak dikişinin yukarısında kaynak havuzuna temas etmek için problar kullanır; bu problar tozlanır, aşındırıcıdır ve titreşir. Bu sistemlerin doğruluğu 0,25 mm (0,01 inç) olup, yüksek ışın kalitesine sahip lazer kaynağı için yeterince hassas değildir. Öte yandan, lazer kaynak dikişi izleme, gerekli hassasiyeti sağlayabilir. Genel olarak, lazer ışığı veya lazer noktaları kaynağın yüzeyine yansıtılır ve elde edilen görüntü, kaynakların, yanlış birleşmelerin ve boşlukların konumunu belirlemek için algoritmalar kullanan bir CMOS kameraya geri beslenir. Görüntüleme hızı önemli olmakla birlikte, bir lazer kaynak dikişi izleyicisinin, lazer odak başlığını doğrudan dikişin üzerine hareket ettirmek için gerekli kapalı döngü kontrolünü sağlarken, kaynağın konumunu doğru bir şekilde derleyebilecek kadar hızlı bir kontrol cihazına sahip olması gerekir. Bu nedenle, kaynak dikişi izlemenin doğruluğu önemlidir, ancak tepki süresi de önemlidir.
Genel olarak, kaynak dikişi izleme teknolojisi, çelik boru üreticilerinin daha yüksek kaliteli lazer ışınları kullanarak daha şekillendirilebilir paslanmaz çelik boru üretmelerine olanak sağlayacak kadar gelişmiştir. Bu nedenle, lazer kaynağı, kaynak hızını korurken veya artırırken kaynak gözenekliliğini azaltmak ve kaynak profilini küçültmek için kullanıldığı bir yer bulmuştur. Difüzyonla soğutulan levha lazerler gibi lazer sistemleri, ışın kalitesini iyileştirerek kaynak genişliğini azaltarak şekillendirilebilirliği daha da artırmıştır. Bu gelişme, çelik boru fabrikalarında daha sıkı boyut kontrolü ve lazer kaynak dikişi izleme ihtiyacına yol açmıştır.
Yayın tarihi: 02-12-2022