Основные параметры процесса высокочастотной обработкитруба со сварным швомК таким параметрам относятся: тепловая мощность сварки, давление сварки, скорость сварки, угол раскрытия, положение и размер индукционной катушки, положение импеданса и т. д. Эти параметры оказывают значительное влияние на повышение качества высокочастотной сварки труб, эффективность производства и производительность. Согласование различных параметров позволяет производителям получить существенную экономическую выгоду.
1. Тепловая мощность сварки: При сварке труб прямым швом с высокой частотой мощность сварки определяет количество тепловой энергии, подаваемой при сварке. При постоянных внешних условиях и недостаточном количестве подаваемой тепловой энергии край нагретой полосы не достигает температуры сварки и остается сплошной, образуя холодные сварные швы, которые даже не сплавляются. Несплавление, вызванное слишком малой тепловой энергией сварки, обычно проявляется в виде провала испытания на сплющивание, разрыва стальной трубы во время гидравлического испытания или растрескивания сварного шва во время выпрямления стальной трубы, что является серьезным дефектом. Кроме того, на тепловую мощность сварки также влияет качество края полосы. Например, при наличии заусенцев на краю полосы они могут воспламениться до попадания в сварочную точку экструзионного ролика, что приводит к потере мощности сварки и уменьшению тепловой энергии, в результате чего получаются несплавленные или холодные сварные швы. При слишком высокой температуре подводимого тепла край нагретой полосы превышает температуру сварки, что приводит к перегреву или даже перегоранию, а сварной шов растрескивается под воздействием напряжения, иногда расплавленный металл разбрызгивается и образует отверстия из-за разрушения сварного шва. Песчаные и другие отверстия, образованные из-за чрезмерного подвода тепла, в основном проявляются в виде неудовлетворительных результатов испытаний на сплющивание под углом 90°, неудовлетворительных результатов испытаний на ударную вязкость, а также разрыва или протечки стальных труб во время гидравлических испытаний.
2. Давление сварки (уменьшение диаметра): Давление сварки является основным параметром процесса сварки. После нагрева края полосы до температуры сварки атомы металла соединяются, образуя сварной шов под действием силы экструзии экструзионного ролика. 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 остаточные оксиды металла в сварном шве не могут быть удалены, образуя включения, что значительно снизит прочность сварного шва на растяжение, и сварной шов легко растрескается после приложения напряжения; если приложенное давление сварки слишком велико, большая часть металла, достигшего температуры сварки, будет выдавлена, что не только снизит прочность и ударную вязкость сварного шва, но и приведет к дефектам, таким как чрезмерные внутренние и внешние заусенцы или нахлесточная сварка. Давление сварки обычно измеряется и оценивается по изменению диаметра стальной трубы до и после экструзионного ролика, а также по размеру и форме заусенцев. Влияние силы экструзии при сварке на форму заусенцев. При слишком большой экструзии образуется большое количество брызг расплавленного металла, и заусенцы получаются большими и перевернутыми с обеих сторон сварного шва; при слишком малой экструзии брызг практически нет, и заусенцы мелкие и нагроможденные; при умеренной экструзии заусенцы имеют вертикальную форму и обычно составляют 2,5–3 мм. Если сила экструзии при сварке контролируется должным образом, угол обтекаемости металла в сварном шве симметричен сверху вниз, слева направо, и составляет 55°–65°. При правильном контроле силы экструзии металл в сварном шве приобретает обтекаемую форму.
3. Скорость сварки: Скорость сварки также является основным параметром процесса сварки, который связан с системой нагрева, скоростью деформации сварного шва и скоростью кристаллизации атомов металла. При высокочастотной сварке качество сварки улучшается с увеличением скорости сварки, поскольку 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 подводимой тепловой энергии, и образуются также более крупные внутренние заусенцы. Ширина линии плавления при различных скоростях сварки. При сварке на низкой скорости, из-за соответствующего снижения подводимой тепловой энергии, возникают трудности при сварке. В то же время, это влияет на качество кромки платы и другие внешние факторы, такие как намагниченность импеданса, размер угла раскрытия и т. д., и легко может привести к возникновению ряда дефектов. Следовательно, при высокочастотной сварке следует выбирать максимальную скорость сварки в соответствии со спецификациями изделия и условиями, допускаемыми производительностью установки и сварочным оборудованием.
4. Угол раскрытия: Угол раскрытия, также называемый сварочным V-образным углом, обозначает угол между кромкой стальной полосы и экструзионным роликом. Обычно угол раскрытия варьируется от 3° до 6°. Размер угла раскрытия в основном определяется положением направляющего ролика и толщиной направляющей пластины. Размер V-образного угла оказывает большое влияние на стабильность и качество сварки. При уменьшении V-образного угла уменьшается расстояние от кромки полосы, что усиливает эффект близости высокочастотного тока, позволяя снизить мощность сварки или увеличить скорость сварки и повысить производительность. Если угол раскрытия слишком мал, это приведет к преждевременной сварке, то есть сварочная точка будет сжата и сплавлена до достижения рабочей температуры, что легко приведет к образованию включений и дефектов холодной сварки в сварном шве и снизит качество сварного шва. Хотя увеличение угла V приводит к увеличению энергопотребления, это позволяет обеспечить стабильность нагрева кромки полосы при определенных условиях, снизить потери тепла на кромке и уменьшить зону термического воздействия. В реальном производстве для обеспечения качества сварного шва угол V обычно контролируется в диапазоне 4°–5°.
5. Размер и положение индукционной катушки: Индукционная катушка является важным инструментом в высокочастотной индукционной сварке, и её размер и положение напрямую влияют на эффективность производства. Мощность, передаваемая индукционной катушкой на стальную трубу, пропорциональна квадрату зазора между трубой и поверхностью трубы. Если зазор слишком велик, эффективность производства резко снизится. Зазор обычно выбирают около 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 активные потери в трубе и самой индукционной катушке также увеличатся. Обычно ширина индукционной катушки составляет 1-1,5D (D — внешний диаметр стальной трубы), что является наиболее оптимальным значением. Расстояние между передним концом индукционной катушки и центром экструзионного ролика должно быть равно или немного больше диаметра трубы, то есть 1-1,2D является оптимальным. Если расстояние слишком велико, эффект близости угла раскрытия уменьшится, что приведет к слишком большому расстоянию нагрева кромки, в результате чего паяное соединение не сможет достичь более высокой температуры сварки и, следовательно, увеличить срок службы.
6. Функция и расположение резистора: магнитный стержень резистора используется для уменьшения высокочастотного тока, протекающего к задней части стальной трубы, и одновременно для концентрации тока на нагрев V-образного профиля стальной полосы, чтобы предотвратить потери тепла из-за нагрева корпуса трубы. Без охлаждения магнитный стержень превысит свою температуру Кюри (около 300 ℃) и потеряет свой магнетизм. Без резистора ток и индуцированное тепло будут рассеиваться по всему корпусу трубы, увеличивая мощность сварки и вызывая перегрев корпуса. В трубной заготовке отсутствует тепловое воздействие резистора. Расположение резистора оказывает большое влияние на скорость сварки, а также на качество сварки. Практика показала, что наилучший результат выравнивания достигается при точном расположении переднего конца резистора на центральной линии экструзионного ролика. Когда импеданс выходит за центральную линию прижимного ролика и распространяется в сторону калибровочной машины, эффект выравнивания значительно снижается. Когда он находится ниже центральной линии и сбоку от направляющего ролика, прочность сварки снижается. Положение импеданса заключается в размещении его в заготовке трубы под индуктором, при этом его головка совпадает с центральной линией экструзионного ролика или регулируется на 20-40 мм в направлении формования. Это позволяет увеличить обратное сопротивление трубы, уменьшить потери тока в ней и снизить мощность сварки.
Дата публикации: 05.07.2023