Üretimindepaslanmaz çelik borular, önce düz bir çelik şerit şekillendirilir ve ardından yuvarlak bir boru haline getirilir. Şekillendirildikten sonra, borunun dikişleri birbirine kaynaklanmalıdır. Bu kaynak, parçanın şekillendirilebilirliğini büyük ölçüde etkiler. Bu nedenle, imalat endüstrisindeki sıkı test gereksinimlerini karşılayabilecek bir kaynak profili elde etmek için doğru kaynak tekniğini seçmek son derece önemlidir. Şüphesiz, 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 ve kaynak akışını şeridin kenarına odaklamaya yardımcı olan yumuşak bir manyetik eleman olan çubuk mıknatıs kullanılabilir. Her iki durumda da şerit, rulo haline getirilip kaynak noktasına gönderilmeden önce kesilir ve temizlenir. Ayrıca, ısıtma işleminde kullanılan indüksiyon bobinlerini soğutmak için soğutma sıvısı kullanılır. Son olarak, ekstrüzyon işleminde bir miktar soğutma sıvısı kullanılacaktır. Burada, kaynak bölgesinde gözeneklilik oluşmasını önlemek için sıkıştırma kasnağına çok fazla kuvvet uygulanır; ancak daha fazla sıkıştırma kuvveti kullanılması çapakların (veya kaynak boncuklarının) artmasına neden olur. Bu nedenle, borunun iç ve dış yüzeylerindeki çapakları gidermek için özel olarak tasarlanmış bıçaklar kullanılır.
Yüksek frekanslı kaynak işleminin temel avantajı, çelik boruların yüksek hızda işlenmesine olanak sağlamasıdır. Ancak, çoğu katı faz dövmede olduğu gibi, yüksek frekanslı kaynaklı bağlantılar geleneksel tahribatsız teknikler (NDT) kullanılarak güvenilir bir şekilde test edilemez. Kaynak çatlakları, düşük mukavemetli bağlantıların düz ve ince bölgelerinde oluşabilir ve geleneksel yöntemlerle tespit edilemeyebilir ve bazı zorlu otomotiv uygulamalarında güvenilirlikten yoksun olabilir.
Gaz Tungsten Ark Kaynağı (GTAW)
Geleneksel olarak, boru üreticileri kaynak işlemini gaz tungsten ark kaynağı (GTAW) ile tamamlamayı tercih etmektedir. GTAW, iki tükenmez tungsten elektrot arasında bir kaynak arkı oluşturur. Aynı zamanda, elektrotları korumak, iyonize bir plazma akımı oluşturmak ve erimiş kaynak havuzunu korumak için torçtan inert bir koruyucu gaz verilir. Bu, tekrarlanabilir yüksek kaliteli kaynaklar üreten yerleşik ve anlaşılmış bir işlemdir. Bu işlemin avantajları tekrarlanabilirlik, sıçramasız kaynak ve gözenekliliğin ortadan kaldırılmasıdır. GTAW bir elektrik iletim işlemi olarak kabul edildiğinden, işlem nispeten yavaştır.
yüksek frekanslı ark darbesi
Son yıllarda, yüksek hızlı anahtarlar olarak da bilinen GTAW kaynak güç kaynakları, 10.000 Hz'nin üzerinde ark darbelerine olanak tanır. Çelik boru işleme tesislerindeki müşteriler, yüksek frekanslı ark darbelerinin geleneksel GTAW'a kıyasla beş kat daha fazla ark aşağı yönlü basınç oluşturduğu bu yeni teknolojiden faydalanmaktadır. Sağlanan tipik iyileştirmeler arasında artan patlama mukavemeti, daha hızlı kaynak hattı hızları ve daha az hurda bulunmaktadır. Çelik boru üreticilerinin müşterileri, bu kaynak işlemiyle elde edilen kaynak profilinin düşürülmesi gerektiğini hızla keşfettiler. Ayrıca, kaynak hızı hala nispeten yavaştır.
Lazer kaynak
Tüm çelik boru kaynak uygulamalarında, çelik boru kenarları sıkıştırma braketleri kullanılarak birbirine bastırıldığında çelik şeridin kenarları erir ve katılaşır. Ancak lazer kaynağının benzersiz özelliği yüksek enerjili ışın yoğunluğudur. Lazer ışını yalnızca malzemenin yüzey katmanını eritmekle kalmaz, aynı zamanda dar bir kaynak dikişi profiliyle sonuçlanan bir anahtar deliği de oluşturur. GTAW teknolojisi gibi 1 MW/cm2'nin altındaki güç yoğunlukları, anahtar delikleri 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 sağlar; diğer yandan, GTAW'nin daha yüksek ısı enerjisi girişi ve daha yavaş soğuma süreci, kaba kaynaklı yapıya yol açar.
Genel olarak, lazer kaynak işleminin GTAW'dan daha hızlı olduğu, aynı reddetme oranına sahip olduğu ve ilkinin daha iyi metalografik özelliklere yol açtığı, bunun da daha yüksek patlama mukavemeti ve daha yüksek şekillendirilebilirlik sağladığı düşünülmektedir. Yüksek frekanslı kaynakla karşılaştırıldığında, lazer malzemeleri oksidasyon olmadan işler, bu da daha düşük hurda oranları ve daha yüksek şekillendirilebilirlik ile sonuçlanır. Nokta boyutunun etkisi: Paslanmaz çelik boru fabrikalarının kaynağında, kaynak derinliği çelik borunun kalınlığına göre belirlenir. Bu nedenle, üretim hedefi daha yüksek hızlara ulaşırken kaynak genişliğini azaltarak şekillendirilebilirliği iyileştirmektir. En uygun lazeri seçerken, yalnızca ışın kalitesi değil, aynı zamanda frezenin doğruluğu da dikkate alınmalıdır. Ayrıca, boru frezesinin boyutsal hatası rol oynamadan önce, ışık noktasını azaltma sınırlaması ilk önce dikkate alınmalıdır.
Çelik boru kaynağına özgü birçok boyutsal sorun vardır, ancak kaynağı etkileyen ana faktör kaynak kutusundaki dikiştir (daha spesifik olarak kaynak bobinidir). Şerit kaynak için oluşturulduktan sonra, kaynak özellikleri şerit boşluklarını, ciddi/hafif kaynak hizalama hatalarını ve kaynağın merkez hattı değişimini içerir. Boşluk, kaynak havuzunu oluşturmak için ne kadar malzeme kullanılacağını belirler. Çok fazla basınç, borunun üst veya iç çapında fazla malzemeye neden olur. Diğer yandan, ciddi veya hafif kaynak hizalama hataları kötü bir kaynak profiline neden olabilir. Ayrıca, kaynak kutusundan geçtikten sonra çelik boru daha fazla kırpılacaktır. Bu, boyut ayarlamalarını ve şekil (şekil) ayarlamalarını içerir. Diğer yandan, ekstra çalışma bazı büyük/küçük kaynak kusurlarını giderebilir, ancak muhtemelen hepsini değil. Elbette, sıfır hata elde etmek istiyoruz. Genel bir kural olarak, kaynak kusurları malzeme kalınlığının yüzde beşini geçmemelidir. Bu değerin aşılması, kaynaklanan ürünün mukavemetini etkileyecektir.
Son olarak, yüksek kaliteli paslanmaz çelik boruların üretimi için bir kaynak merkez hattının varlığı önemlidir. Otomotiv pazarında şekillendirilebilirliğe artan odaklanmayla doğrudan ilişkili olan, daha küçük ısıdan etkilenen bölgelere (HAZ) ve azaltılmış kaynak profillerine duyulan ihtiyaçtır. Bu da lazer teknolojisinin gelişimini, yani nokta boyutunu küçültmek için ışın kalitesinin iyileştirilmesini teşvik eder. Nokta boyutu küçülmeye devam ettikçe, dikiş merkez hattının taranma doğruluğuna daha fazla dikkat etmemiz gerekir. Genel olarak, çelik boru üreticileri bu sapmayı olabildiğince azaltmaya çalışır, ancak pratikte 0,2 mm'lik (0,008 inç) bir sapma elde etmek oldukça zordur.
Bu, bir dikiş izleme sistemi kullanma ihtiyacını ortaya çıkarır. En yaygın iki izleme tekniği mekanik tarama ve lazer taramadır. Bir yandan, mekanik sistemler dikişin yukarısındaki kaynak havuzuyla temas etmek için problar kullanır, burada tozlanır, aşındırıcı hale gelir ve titreşirler. Bu sistemlerin doğruluğu 0,25 mm'dir (0,01 inç) ve bu, yüksek ışın kaliteli lazer kaynağı için yeterince hassas değildir. Diğer yandan, lazer dikiş izleme, gerekli hassasiyeti sağlayabilir. Genel olarak, lazer ışığı veya lazer noktaları kaynak yüzeyine yansıtılır ve elde edilen görüntü, kaynakların, yanlış birleşimlerin ve boşlukların yerini belirlemek için algoritmalar kullanan bir CMOS kameraya geri beslenir. Görüntüleme hızı önemli olmakla birlikte, bir lazer dikiş izleyicisinin, lazer odaklama kafasını doğrudan dikişin üzerine hareket ettirmek için gerekli kapalı devre kontrolü sağlarken, kaynağın konumunu doğru bir şekilde derleyecek kadar hızlı bir denetleyiciye sahip olması gerekir. Bu nedenle, dikiş izlemenin doğruluğu önemlidir, ancak tepki süresi de önemlidir.
Genel olarak, dikiş izleme teknolojisi, çelik boru üreticilerinin daha şekillendirilebilir paslanmaz çelik borular üretmek için daha yüksek kaliteli lazer ışınları kullanmalarına olanak tanıyacak kadar gelişmiştir. Bu nedenle, lazer kaynağı, kaynak hızını korurken veya artırırken kaynak gözenekliliğini ve kaynak profilini azaltmak için kendine bir yer edinmiştir. Difüzyon soğutmalı levha lazerleri gibi lazer sistemleri, ışın kalitesini iyileştirmiş ve kaynak genişliğini azaltarak şekillendirilebilirliği daha da artırmıştır. Bu gelişme, çelik boru fabrikalarında daha sıkı boyut kontrolü ve lazer dikiş izleme ihtiyacına yol açmıştır.
Gönderi zamanı: 02-12-2022