Các thông số quy trình chính của ống hàn đường thẳng tần số cao bao gồm nhiệt lượng hàn, áp suất hàn, tốc độ hàn, góc mở, vị trí và kích thước của cuộn cảm ứng, vị trí của trở kháng, v.v. Các thông số này có tác động lớn đến việc nâng cao chất lượng, hiệu quả sản xuất và năng suất đơn vị của ống hàn tần số cao. Việc phối hợp tốt các thông số này có thể giúp các nhà sản xuất thu được lợi ích kinh tế đáng kể.
1. Lượng nhiệt hàn đầu vào
Trong hàn ống thẳng tần số cao, công suất hàn quyết định lượng nhiệt hàn. Khi điều kiện bên ngoài nhất định và lượng nhiệt hàn không đủ, mép của dải thép được nung nóng không đạt đến nhiệt độ hàn và vẫn duy trì cấu trúc rắn chắc, dẫn đến mối hàn nguội hoặc thậm chí không nóng chảy. Hiện tượng không nóng chảy là do lượng nhiệt hàn quá ít. Trong quá trình kiểm tra, tình trạng không nóng chảy này thường biểu hiện dưới dạng kết quả thử nghiệm làm phẳng không đạt yêu cầu, ống thép bị vỡ trong quá trình thử áp suất nước, hoặc mối hàn bị nứt trong quá trình nắn thẳng ống thép, đây là những khuyết tật nghiêm trọng hơn. Ngoài ra, lượng nhiệt hàn cũng bị ảnh hưởng bởi chất lượng của mép dải thép. Ví dụ, khi có gờ trên mép dải thép, các gờ này sẽ gây ra tia lửa trước khi đi vào điểm hàn của con lăn ép, dẫn đến mất công suất hàn và giảm lượng nhiệt hàn, do đó tạo thành mối hàn không nóng chảy hoặc hàn nguội. Khi lượng nhiệt hàn quá cao, mép dải thép được nung nóng vượt quá nhiệt độ hàn, dẫn đến quá nhiệt hoặc thậm chí cháy quá mức. Mối hàn cũng sẽ bị nứt sau khi chịu ứng suất, và đôi khi kim loại nóng chảy sẽ bắn tung tóe và tạo thành lỗ do sự phá vỡ mối hàn. Các lỗ do cát và lỗ hình thành do nhiệt lượng quá mức chủ yếu biểu hiện dưới dạng kết quả không đạt yêu cầu trong thử nghiệm làm phẳng 90°, thử nghiệm va đập, và hiện tượng vỡ hoặc rò rỉ ống thép trong quá trình thử nghiệm áp suất nước.
2. Áp suất hàn (giảm)
Áp suất hàn là một trong những thông số chính của quá trình hàn. Sau khi mép dải kim loại được nung nóng đến nhiệt độ hàn, các nguyên tử kim loại sẽ kết hợp với nhau dưới lực ép của con lăn để tạo thành mối hàn. Độ lớn của áp suất hàn ảnh hưởng đến độ bền và độ dẻo dai của mối hàn. Nếu áp suất hàn quá nhỏ, mép hàn không thể được nóng chảy hoàn toàn, và các oxit kim loại còn sót lại trong mối hàn không thể được loại bỏ và tạo thành các tạp chất, dẫn đến giảm đáng kể độ bền kéo của mối hàn và mối hàn dễ bị nứt sau khi chịu ứng suất; nếu áp suất hàn quá lớn, phần lớn kim loại đạt đến nhiệt độ hàn sẽ bị ép ra ngoài, điều này không chỉ làm giảm độ bền và độ dẻo dai của mối hàn mà còn tạo ra các khuyết tật như gờ trong và ngoài quá mức hoặc mối hàn chồng.
Áp suất hàn thường được đo và đánh giá bằng sự thay đổi đường kính của ống thép trước và sau khi ép đùn, cũng như kích thước và hình dạng của các gờ kim loại. Ảnh hưởng của lực ép đùn khi hàn đến hình dạng của gờ kim loại. Nếu lực ép đùn quá lớn, lượng bắn tóe và kim loại nóng chảy bị ép đùn ra nhiều, gờ kim loại lớn và bị lật úp ở hai bên mối hàn; nếu lực ép đùn quá nhỏ, hầu như không có bắn tóe, và gờ kim loại nhỏ và bị dồn lại; khi lực ép đùn vừa phải, gờ kim loại bị ép đùn thẳng đứng, và chiều cao thường được kiểm soát ở mức 2,5~3mm. Nếu lực ép đùn khi hàn được kiểm soát đúng cách, góc dòng chảy kim loại của mối hàn sẽ đối xứng trên dưới, trái phải, và góc này nằm trong khoảng 55°~65°. Các đường dòng chảy kim loại sẽ tạo nên hình dạng của mối hàn khi lực ép đùn được kiểm soát đúng cách.
3. Tốc độ hàn
Tốc độ hàn cũng là một trong những thông số chính của quá trình hàn. Nó liên quan đến hệ thống gia nhiệt, tốc độ biến dạng mối hàn và tốc độ kết tinh nguyên tử kim loại. Đối với hàn tần số cao, chất lượng hàn được cải thiện khi tốc độ hàn tăng. Điều này là do việc rút ngắn thời gian gia nhiệt làm cho chiều rộng vùng gia nhiệt mép hẹp hơn và rút ngắn thời gian hình thành oxit kim loại. Nếu tốc độ hàn giảm, không chỉ vùng gia nhiệt trở nên rộng hơn, tức là vùng ảnh hưởng nhiệt của mối hàn trở nên rộng hơn, mà chiều rộng vùng nóng chảy cũng thay đổi theo sự thay đổi nhiệt lượng đầu vào, và bavia bên trong hình thành lớn hơn. Chiều rộng đường hàn ở các tốc độ hàn khác nhau. Khi hàn ở tốc độ thấp, việc hàn sẽ khó khăn hơn do nhiệt lượng đầu vào giảm tương ứng. Đồng thời, dễ gây ra một loạt các khuyết tật do chất lượng mép tấm và các yếu tố bên ngoài khác, chẳng hạn như từ tính của trở kháng và kích thước góc mở. Do đó, khi hàn ở tần số cao, nên chọn tốc độ hàn nhanh nhất có thể theo thông số kỹ thuật của sản phẩm trong điều kiện cho phép của công suất thiết bị và thiết bị hàn.
4. Góc mở
Góc mở, còn được gọi là góc chữ V hàn, đề cập đến góc của mép dải kim loại trước con lăn ép đùn, như thể hiện trong Hình 6. Thông thường, góc mở dao động từ 3° đến 6°. Kích thước của góc mở chủ yếu được xác định bởi vị trí của con lăn dẫn hướng và độ dày của tấm dẫn hướng. Kích thước của góc chữ V có ảnh hưởng lớn đến độ ổn định và chất lượng hàn. Khi góc chữ V giảm, khoảng cách giữa các mép của dải kim loại sẽ giảm, do đó tăng cường hiệu ứng gần của dòng điện tần số cao, có thể giảm công suất hàn, tăng tốc độ hàn và cải thiện năng suất. Góc mở quá nhỏ sẽ dẫn đến hàn sớm, tức là điểm hàn bị ép và nóng chảy trước khi đạt đến nhiệt độ, dễ hình thành các khuyết tật như tạp chất và hàn nguội trong mối hàn, làm giảm chất lượng mối hàn. Mặc dù tăng góc chữ V làm tăng mức tiêu thụ điện năng, nhưng nó có thể đảm bảo sự ổn định của việc gia nhiệt mép dải kim loại trong điều kiện nhất định, giảm tổn thất nhiệt ở mép và giảm vùng ảnh hưởng nhiệt. Trong sản xuất thực tế, để đảm bảo chất lượng mối hàn, góc chữ V thường được kiểm soát ở mức 4° đến 5°.
5. Kích thước và vị trí của cuộn cảm ứng
Cuộn cảm ứng là một công cụ quan trọng trong hàn cảm ứng tần số cao, kích thước và vị trí của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản xuất.
Công suất truyền từ cuộn cảm ứng đến ống thép tỷ lệ thuận với bình phương khe hở trên bề mặt ống thép. Nếu khe hở quá lớn, hiệu suất sản xuất sẽ giảm mạnh. Nếu khe hở quá nhỏ, dễ xảy ra hiện tượng phóng điện với bề mặt ống thép hoặc bị hư hỏng do va chạm với đầu ống thép. Thông thường, khe hở giữa bề mặt trong của cuộn cảm ứng và thân ống được chọn khoảng 10mm. Chiều rộng của cuộn cảm ứng được chọn theo đường kính ngoài của ống thép. Nếu cuộn cảm ứng quá rộng, độ tự cảm sẽ giảm, điện áp của cảm biến cũng giảm, và công suất đầu ra sẽ giảm; nếu cuộn cảm ứng quá hẹp, công suất đầu ra sẽ tăng, nhưng tổn hao hoạt động của ống và cuộn cảm ứng cũng sẽ tăng. Nói chung, chiều rộng của cuộn cảm ứng phù hợp hơn ở khoảng 1~1,5D (D là đường kính ngoài của ống thép).
Khoảng cách giữa đầu trước của cuộn cảm ứng và tâm của con lăn ép đùn phải bằng hoặc lớn hơn một chút so với đường kính của ống, tức là khoảng 1~1,2D là phù hợp hơn. Nếu khoảng cách quá lớn, hiệu ứng lân cận của góc mở sẽ bị giảm, dẫn đến khoảng cách gia nhiệt mép quá dài, khiến điểm hàn không đạt được nhiệt độ hàn cao hơn; nếu khoảng cách quá nhỏ, con lăn ép đùn sẽ tạo ra nhiệt cảm ứng cao hơn và làm giảm tuổi thọ của nó.
6. Chức năng và vị trí của trở kháng
Thanh từ trở được sử dụng để giảm dòng điện tần số cao chảy về phía sau ống thép, đồng thời tập trung dòng điện để làm nóng góc chữ V của dải thép, đảm bảo nhiệt không bị thất thoát do sự nóng lên của thân ống. Nếu không có hệ thống làm mát, thanh từ sẽ vượt quá nhiệt độ Curie (khoảng 300 ℃) và mất từ tính. Nếu không có thanh từ trở, dòng điện và nhiệt lượng sinh ra sẽ phân tán xung quanh toàn bộ thân ống, làm tăng công suất hàn và gây quá nhiệt cho thân ống. Ảnh hưởng nhiệt của sự có hoặc không có thanh từ trở trong phôi ống. Vị trí đặt thanh từ trở có ảnh hưởng lớn đến tốc độ hàn và chất lượng hàn. Thực tiễn đã chứng minh rằng khi đầu trước của thanh từ trở nằm chính xác trên đường tâm của con lăn ép đùn, sẽ đạt được hiệu quả làm phẳng tốt. Khi nó vượt quá đường tâm của con lăn ép đùn và kéo dài sang phía bên của máy định cỡ, hiệu quả làm phẳng sẽ giảm đáng kể. Khi điện trở không nằm trên đường tâm mà nằm bên cạnh con lăn dẫn hướng, độ bền hàn sẽ bị giảm. Vị trí đặt điện trở là đặt điện trở trong phôi ống bên dưới cuộn cảm, và đầu của nó trùng với đường tâm của con lăn ép đùn hoặc được điều chỉnh từ 20 đến 40 mm theo hướng tạo hình, điều này có thể làm tăng trở kháng ngược trong ống, giảm tổn thất dòng điện tuần hoàn và giảm công suất hàn.
Thời gian đăng bài: 08/10/2024