طريقة عمل لحام انابيب الفولاذ المقاوم للصدأ

في إنتاجأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ، يتم أولاً تشكيل شريط فولاذي مسطح، ثم يتم تشكيله بعد ذلك في أنبوب دائري.بمجرد تشكيلها، يجب أن يتم لحام طبقات الأنابيب معًا.يؤثر هذا اللحام بشكل كبير على قابلية تشكيل الجزء.لذلك، يعد اختيار تقنية اللحام المناسبة أمرًا في غاية الأهمية للحصول على ملف تعريف اللحام الذي يمكنه تلبية متطلبات الاختبار الصارمة في الصناعة التحويلية.مما لا شك فيه، تم تطبيق اللحام بقوس غاز التنغستن (GTAW)، واللحام عالي التردد (HF)، واللحام بالليزر في تصنيع أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ.

لحام الحث عالي التردد
في اللحام التلامسي عالي التردد واللحام التعريفي عالي التردد، تكون المعدات التي توفر التيار والمعدات التي توفر قوة البثق مستقلة عن بعضها البعض.بالإضافة إلى ذلك، يمكن لكلا الطريقتين استخدام شريط مغناطيسي، وهو عنصر مغناطيسي ناعم يوضع داخل جسم الأنبوب، مما يساعد على تركيز تدفق اللحام عند حافة الشريط.في كلتا الحالتين، يتم قطع الشريط وتنظيفه قبل لفه وإرساله إلى نقطة اللحام.بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام المبرد لتبريد ملفات الحث المستخدمة في عملية التسخين.وأخيرا، سيتم استخدام بعض المبرد في عملية البثق.هنا، يتم تطبيق الكثير من القوة على بكرة الضغط لتجنب خلق مسامية في منطقة اللحام؛ومع ذلك، فإن استخدام المزيد من قوة الضغط 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 المطروقات ذات الطور الصلب، لا يمكن اختبار الوصلات الملحومة عالية التردد 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.

لحام قوس غاز التنغستن (GTAW)
تقليديا، اختار مصنعو الأنابيب إكمال عملية اللحام باستخدام لحام قوس الغاز بالتنغستن (GTAW).تقوم GTAW بإنشاء قوس لحام 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 ستنتج لحامات 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، تسمح مصادر طاقة اللحام GTAW، والمعروفة أيضًا بالمفاتيح عالية السرعة، بنبضات قوسية تزيد عن 10000 هرتز.يستفيد العملاء في مصانع معالجة الأنابيب الفولاذية من هذه التقنية الجديدة، حيث تؤدي نبضات القوس عالية التردد إلى ضغط هبوطي أكبر بخمس مرات مقارنةً بـ GTAW التقليدية.تشمل التحسينات النموذجية التي تم إجراؤها زيادة قوة الانفجار وسرعات خط اللحام الأسرع وتقليل الخردة.اكتشف عملاء منتجي الأنابيب 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.لا يقوم شعاع الليزر بإذابة الطبقة السطحية من المادة فحسب، بل يخلق أيضًا ثقبًا للمفتاح، مما يؤدي إلى شكل خرزة لحام ضيق.كثافات الطاقة التي تقل عن 1 ميجاوات/سم2، مثل تقنية GTAW، لا تنتج كثافة طاقة كافية لإنتاج ثقوب المفاتيح.وبالتالي، فإن العملية بدون ثقب المفتاح تؤدي إلى تشكيل لحام واسع وضحل.توفر الدقة العالية للحام بالليزر اختراقًا أكثر كفاءة، مما يقلل بدوره من نمو الحبوب ويجلب جودة ميتالوغرافية أفضل؛من ناحية أخرى، فإن مدخلات الطاقة الحرارية العالية وعملية التبريد الأبطأ لـ GTAW تؤدي إلى بناء ملحوم خشن.

بشكل عام، يعتبر أن عملية اللحام بالليزر أسرع من GTAW، ولها نفس معدل الرفض، والأول يؤدي إلى خصائص ميتالوغرافية أفضل، مما يؤدي إلى قوة انفجار أعلى وقابلية تشكيل أعلى.عند مقارنته باللحام عالي التردد، يقوم الليزر بمعالجة المواد دون أكسدة، 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.وبالتالي، فإن هدف الإنتاج هو تحسين قابلية التشكيل عن طريق تقليل عرض اللحام مع تحقيق سرعات أعلى.عند اختيار الليزر الأنسب، لا يمكن أخذ جودة الشعاع بعين الاعتبار فحسب، بل أيضًا دقة المطحنة.بالإضافة إلى ذلك، قبل أن يلعب خطأ الأبعاد في مطحنة الأنابيب دورًا، يجب مراعاة حدود تقليل بقعة الضوء أولاً.

هناك العديد من مشاكل الأبعاد الخاصة بلحام الأنابيب الفولاذية، ومع ذلك، فإن العامل الرئيسي الذي يؤثر على اللحام هو التماس الموجود في صندوق اللحام (وبشكل أكثر تحديدًا، ملف اللحام).بمجرد تشكيل الشريط للحام، تشمل خصائص اللحام فجوات الشريط، واختلال اللحام الشديد / الطفيف، والتباين في خط الوسط للحام.تحدد الفجوة كمية المواد المستخدمة لتشكيل حوض اللحام.سيؤدي الضغط الزائد إلى زيادة المواد في القطر العلوي أو الداخلي للأنبوب.من ناحية أخرى، يمكن أن يؤدي اختلال اللحام الشديد أو الطفيف إلى ضعف شكل اللحام.بالإضافة إلى ذلك، بعد المرور عبر صندوق اللحام، سيتم قطع الأنبوب الفولاذي بشكل إضافي.يتضمن ذلك تعديلات الحجم وتعديلات الشكل (الشكل).من ناحية أخرى، يمكن للعمل الإضافي إزالة بعض عيوب اللحام الرئيسية/الثانوية، 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.ترتبط بشكل مباشر بالتركيز المتزايد على القابلية للتشكيل في سوق السيارات، وهي الحاجة إلى مناطق أصغر متأثرة بالحرارة (HAZ) ومقاطع لحام منخفضة.وهذا بدوره يعزز تطوير تكنولوجيا الليزر، أي تحسين جودة الشعاع لتقليل حجم البقعة.مع استمرار انخفاض حجم البقعة، 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 يثير الحاجة إلى استخدام نظام تتبع التماس.طريقتا التتبع الأكثر شيوعًا هما المسح الميكانيكي والمسح الضوئي بالليزر.من ناحية، تستخدم الأنظمة الميكانيكية مجسات للاتصال بحوض اللحام أعلى خط التماس، حيث تتعرض للغبار والكشط والاهتزاز.تبلغ دقة هذه الأنظمة 0.25 مم (0.01 بوصة)، وهي ليست دقيقة بما يكفي للحام الليزر عالي الجودة.من ناحية أخرى، يمكن لتتبع التماس بالليزر تحقيق الدقة المطلوبة.بشكل عام، يتم تسليط ضوء الليزر أو بقع الليزر على سطح اللحام، ويتم إرسال الصورة الناتجة مرة أخرى إلى كاميرا CMOS، والتي تستخدم الخوارزميات لتحديد موقع اللحامات والوصلات الخاطئة والفجوات.في حين أن سرعة التصوير مهمة، يجب أن يحتوي جهاز تعقب 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، ولكن كذلك وقت الاستجابة.

بشكل عام، تطورت تقنية تتبع التماس بشكل كافٍ للسماح أيضًا لمصنعي الأنابيب الفولاذية باستخدام أشعة ليزر عالية الجودة لإنتاج أنابيب فولاذية مقاومة للصدأ أكثر قابلية للتشكيل.لذلك وجد اللحام بالليزر مكانًا يستخدم فيه 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.