طريقة عمل لحام انابيب الفولاذ المقاوم للصدأ

لقد جلب التقدم في معالجة المواد فرصًا فريدة في مجال إنتاج أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ.تشمل التطبيقات النموذجية أنابيب العادم وأنابيب الوقود وحاقن الوقود والمكونات الأخرى.في إنتاج الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ، يتم تشكيل شريط فولاذي مسطح أولاً، ومن ثم يتم تحويل شكله إلى أنبوب دائري.بمجرد تشكيلها، يجب أن يتم لحام طبقات الأنابيب معًا.يؤثر هذا اللحام بشكل كبير على قابلية تشكيل الجزء.لذلك، من المهم للغاية اختيار تقنية اللحام المناسبة للحصول على ملف لحام يمكنه تلبية متطلبات الاختبار الصارمة في الصناعة التحويلية.ليس هناك شك في أن لحام قوس غاز التنغستن (GTAW)، واللحام عالي التردد (HF)، واللحام بالليزر قد تم تطبيقها في تصنيع أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ.

لحام الحث عالي التردد
في اللحام بالتلامس عالي التردد واللحام التعريفي عالي التردد، تكون المعدات التي توفر التيار والمعدات التي توفر قوة الضغط مستقلة عن بعضها البعض.بالإضافة إلى ذلك، يمكن لكلا الطريقتين استخدام القضبان المغناطيسية، وهي عبارة عن عناصر مغناطيسية ناعمة توضع داخل جسم الأنبوب، مما يساعد على تركيز تدفق اللحام عند حافة الشريط.
في كلتا الحالتين، يتم قطع الشريط وتنظيفه ولفه وإرساله إلى نقطة اللحام.بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام المبرد لتبريد ملفات الحث المستخدمة في عملية التسخين.وأخيرا، سيتم استخدام بعض المبرد لعملية البثق.هنا، يتم تطبيق الكثير من القوة على بكرة الضغط لتجنب خلق مسامية في منطقة اللحام؛ومع ذلك، فإن استخدام قوة ضغط أعلى سيؤدي إلى زيادة نتوءات (أو حبات اللحام).لذلك، يتم استخدام سكاكين مصممة خصيصًا لإزالة الحواف من الداخل والخارج من الأنبوب.
الميزة الرئيسية لعملية اللحام عالية التردد هي أنها تمكن من تصنيع الأنابيب الفولاذية بسرعة عالية.ومع ذلك، كما هو معتاد في معظم وصلات الحدادة في الطور الصلب، لا يتم اختبار الوصلات الملحومة عالية التردد بسهولة بشكل موثوق باستخدام التقنيات التقليدية غير المدمرة (NDT).يمكن أن تحدث شقوق اللحام في مناطق مسطحة ورقيقة من الوصلات منخفضة القوة والتي لا يمكن اكتشافها باستخدام الطرق التقليدية وقد تفتقر إلى الموثوقية في بعض تطبيقات السيارات الصعبة.

اللحام بقوس غاز التنغستن (GTAW)
تقليديًا، اختار مصنعو الأنابيب الفولاذية اللحام بقوس الغاز بالتنغستن (GTAW) لإكمال عملية اللحام.يقوم GTAW بإنشاء قوس كهربائي بين قطبين من التنغستن غير القابل للاستهلاك.وفي الوقت نفسه، يتم إدخال غاز تدريعي خامل من الشعلة لحماية الأقطاب الكهربائية، وتوليد تيار بلازما متأين، وحماية حوض اللحام المنصهر.هذه عملية راسخة ومفهومة ستؤدي إلى عملية لحام عالية الجودة وقابلة للتكرار.
تتمثل مزايا هذه العملية في التكرار واللحام الخالي من الرذاذ والقضاء على المسامية.تعتبر GTAW بمثابة عملية توصيل كهربائي، لذا فإن العملية بطيئة نسبيًا.

نبض قوس عالي التردد
في السنوات الأخيرة، أتاحت مصادر طاقة اللحام GTAW، والمعروفة أيضًا بالمفاتيح عالية السرعة، نبضات قوسية تزيد عن 10000 هرتز.يستفيد عملاء مصنع معالجة الأنابيب الفولاذية من هذه التكنولوجيا الجديدة، حيث يتسبب نبض القوس عالي التردد في ضغط القوس السفلي الذي يزيد بخمس مرات عن ضغط GTAW التقليدي.تشمل التحسينات التمثيلية زيادة قوة الانفجار، وسرعات خط اللحام الأسرع، وتقليل الخردة.
اكتشف عميل الشركة المصنعة للأنابيب الفولاذية بسرعة أن شكل اللحام الذي تم الحصول عليه من خلال عملية اللحام هذه يحتاج إلى تقليل.وبالإضافة إلى ذلك، فإن سرعة اللحام لا تزال بطيئة نسبيا.

اللحام بالليزر
في جميع تطبيقات لحام الأنابيب الفولاذية، يتم ذوبان حواف الشريط الفولاذي وتصلبها عندما يتم ضغط حواف الأنابيب الفولاذية معًا باستخدام أقواس التثبيت.ومع ذلك، فإن الخاصية الفريدة لللحام بالليزر هي كثافة شعاع الطاقة العالية.لم يقم شعاع الليزر بإذابة الطبقة السطحية من المادة فحسب، بل أنشأ أيضًا ثقبًا للمفتاح بحيث يكون شكل اللحام ضيقًا جدًا.كثافات الطاقة التي تقل عن 1 ميجاوات/سم2، مثل تقنية GTAW، لا تنتج كثافة طاقة كافية لإنتاج ثقوب المفاتيح.بهذه الطريقة، تؤدي العملية بدون ثقب المفتاح إلى شكل لحام واسع وضحل.تؤدي الدقة العالية للحام بالليزر إلى اختراق أكثر كفاءة، مما يقلل بدوره من نمو الحبوب ويؤدي إلى جودة ميتالوغرافية أفضل؛من ناحية أخرى، فإن مدخلات الطاقة الحرارية الأعلى وعملية التبريد الأبطأ لـ GTAW تؤدي إلى بناء ملحوم خشن.
بشكل عام، تعتبر عملية اللحام بالليزر أسرع من GTAW، ولها نفس معدل الخردة، والأولى توفر خصائص ميتالوغرافية أفضل، مما يؤدي إلى قوة انفجار أعلى وقابلية تشكيل أعلى.عند مقارنتها باللحام عالي التردد، لا تحدث أي أكسدة أثناء معالجة المادة بالليزر، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات الخردة وزيادة قابلية التشكيل.تأثير حجم البقعة: في لحام مصانع أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ، يتم تحديد عمق اللحام من خلال سمك الأنابيب الفولاذية.بهذه الطريقة، هدف الإنتاج هو زيادة قابلية التشكيل عن طريق تقليل عرض اللحام، مع تحقيق سرعات أعلى.عند اختيار الليزر الأنسب، لا ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار جودة الشعاع فقط، ولكن أيضًا دقة المطحنة.بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تؤخذ في الاعتبار القيود المفروضة على تقليل البقعة قبل أن يحدث خطأ الأبعاد لطاحونة الأنبوب.

هناك العديد من مشاكل الأبعاد الخاصة بلحام الأنابيب الفولاذية، ومع ذلك، فإن العامل الرئيسي الذي يؤثر على اللحام هو التماس الموجود على الصندوق الملحوم (وبشكل أكثر تحديدًا، الملف الملحوم).بمجرد تشكيل الشريط وجاهز للحام، تشمل خصائص اللحام فجوة الشريط، واختلال اللحام الشديد / الطفيف، وتغييرات خط اللحام المركزي.تحدد الفجوة كمية المواد المستخدمة لتشكيل حوض اللحام.سيؤدي الضغط الزائد إلى زيادة المواد في الجزء العلوي أو القطر الداخلي للأنبوب.من ناحية أخرى، يمكن أن يؤدي اختلال اللحام الشديد أو الطفيف إلى ضعف شكل اللحام.بالإضافة إلى ذلك، بعد المرور عبر الصندوق الملحوم، سيتم قطع الأنبوب الفولاذي بشكل أكبر.يتضمن ذلك تعديل الحجم وتعديل الشكل (الشكل).من ناحية أخرى، يمكن للعمل الإضافي إزالة بعض عيوب اللحام الخطيرة/البسيطة، ولكن ربما ليس كلها.وبطبيعة الحال، نريد تحقيق صفر العيوب.كقاعدة عامة، يجب ألا تتجاوز عيوب اللحام خمسة بالمائة من سمك المادة.سيؤثر تجاوز هذه القيمة على قوة المنتج الملحوم.

وأخيرًا، يعد وجود خط مركزي للحام أمرًا مهمًا لإنتاج أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ عالية الجودة.مع التركيز المتزايد على القابلية للتشكيل في سوق السيارات، هناك علاقة مباشرة بين الحاجة إلى منطقة أصغر متأثرة بالحرارة (HAZ) وانخفاض شكل اللحام.وقد أدى هذا بدوره إلى تقدم في تكنولوجيا الليزر التي تعمل على تحسين جودة الشعاع لتقليل حجم البقعة.مع استمرار حجم البقعة في الصغر، نحتاج إلى إيلاء المزيد من الاهتمام لدقة مسح خط التماس المركزي.بشكل عام، سيحاول مصنعو الأنابيب الفولاذية تقليل هذا الانحراف قدر الإمكان، ولكن من الناحية العملية، من الصعب جدًا تحقيق انحراف قدره 0.2 مم (0.008 بوصة).وهذا يجلب الحاجة إلى استخدام نظام تتبع التماس.طريقتا التتبع الأكثر شيوعًا هما المسح الميكانيكي والمسح الضوئي بالليزر.من ناحية، تستخدم الأنظمة الميكانيكية مجسات للاتصال بالدرز في أعلى حوض اللحام، والذي يكون عرضة للغبار والتآكل والاهتزاز.تبلغ دقة هذه الأنظمة 0.25 مم (0.01 بوصة)، وهي ليست دقيقة بدرجة كافية للحام بالليزر عالي الجودة.

من ناحية أخرى، يمكن لتتبع التماس بالليزر تحقيق الدقة المطلوبة.عادةً، يتم تسليط شعاع ليزر أو بقعة ليزر على سطح اللحام، ويتم إرسال الصورة الناتجة مرة أخرى إلى كاميرا CMOS، والتي تستخدم الخوارزميات لتحديد موقع اللحامات والمفاصل الخاطئة والفجوات.في حين أن سرعة التصوير مهمة، يجب أن تحتوي أجهزة تتبع التماس بالليزر على وحدة تحكم سريعة بما يكفي لتجميع موضع اللحام بدقة مع توفير التحكم الضروري في الحلقة المغلقة لتحريك رأس تركيز الليزر مباشرة فوق خط التماس.ولذلك، فإن دقة تتبع التماس أمر مهم، وكذلك وقت الاستجابة.

بشكل عام، تم تطوير تقنية تتبع التماس بشكل كافٍ للسماح أيضًا لمصنعي الأنابيب الفولاذية باستخدام أشعة ليزر عالية الجودة لإنتاج أنابيب فولاذية مقاومة للصدأ قابلة للتشكيل بشكل أفضل.ونتيجة لذلك، وجد اللحام بالليزر مكانًا لتقليل مسامية اللحام وتقليل شكل اللحام مع الحفاظ على سرعة اللحام أو زيادتها.لقد حسنت أنظمة الليزر، مثل ليزر الألواح المبردة بالانتشار، جودة الشعاع، مما أدى إلى تحسين قابلية التشكيل عن طريق تقليل عرض اللحام.وقد أدى هذا التطور إلى الحاجة إلى مراقبة أكثر صرامة للأبعاد وتتبع التماس بالليزر في مصانع الأنابيب الفولاذية.