En la producción detubos de acero inoxidablePrimero se forma una banda de acero plana, a la que luego se le da forma de tubo redondo.Una vez formadas, las uniones de la tubería deben soldarse entre sí.Esta soldadura afecta en gran medida a la formabilidad de la pieza.Por lo tanto, elegir la técnica de soldadura adecuada es extremadamente importante para obtener un perfil de soldadura que pueda cumplir con los estrictos requisitos de prueba de la industria manufacturera.Sin lugar a dudas, la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW), la soldadura de alta frecuencia (HF) y la soldadura por láser se han aplicado en la fabricación de tubos de acero inoxidable.
Soldadura por inducción de alta frecuencia
En la soldadura por contacto de alta frecuencia y en la soldadura por inducción de alta frecuencia, el equipo que proporciona corriente y el equipo que proporciona fuerza de extrusión son independientes entre sí.Además, ambos métodos pueden utilizar una barra magnética, que es un elemento magnético suave colocado dentro del cuerpo del tubo, que ayuda a enfocar el flujo de soldadura en el borde de la tira.En ambos casos, la tira se corta y limpia antes de ser enrollada y enviada al punto de soldadura.Además, se utiliza refrigerante para enfriar las bobinas de inducción utilizadas en el proceso de calentamiento.Finalmente, se utilizará algo de refrigerante en el proceso de extrusión.Aquí, se aplica mucha fuerza a la polea de compresión para evitar crear porosidad en el área de soldadura;sin embargo, usar más fuerza de compresión dará como resultado un aumento de rebabas (o cordones de soldadura).Por lo tanto, se utilizan cuchillos especialmente diseñados para desbarbar el interior y el exterior del tubo.
La principal ventaja del proceso de soldadura de alta frecuencia es que permite el mecanizado de tubos de acero a alta velocidad.Sin embargo, como es típico en la mayoría de las piezas forjadas en fase sólida, las uniones soldadas de alta frecuencia no se pueden probar de manera confiable utilizando técnicas no destructivas (NDT) convencionales.Pueden ocurrir grietas de soldadura en áreas planas y delgadas de uniones de baja resistencia que no se pueden detectar con métodos tradicionales y pueden carecer de confiabilidad en algunas aplicaciones automotrices exigentes.
Soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW)
Tradicionalmente, los fabricantes de tuberías han optado por completar el proceso de soldadura con soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW).GTAW crea un arco de soldadura entre dos electrodos de tungsteno no consumibles.Al mismo tiempo, se introduce un gas protector inerte desde el soplete para proteger los electrodos, generar una corriente de plasma ionizado y proteger el baño de soldadura fundida.Este es un proceso establecido y comprendido que producirá soldaduras repetibles de alta calidad.Las ventajas de este proceso son la repetibilidad, la soldadura sin salpicaduras y la eliminación de la porosidad.Se considera que GTAW es un proceso de conducción eléctrica, por lo que, en términos relativos, el proceso es relativamente lento.
pulso de arco de alta frecuencia
En los últimos años, las fuentes de energía para soldadura GTAW, también conocidas como interruptores de alta velocidad, permiten pulsos de arco superiores a 10.000 Hz.Los clientes de plantas de procesamiento de tubos de acero se benefician de esta nueva tecnología, donde los pulsos de arco de alta frecuencia dan como resultado una presión descendente del arco cinco veces mayor en comparación con el GTAW convencional.Las mejoras típicas que se logran incluyen una mayor resistencia al estallido, velocidades más rápidas de la línea de soldadura y reducción de desechos.Los clientes de los productores de tubos de acero descubrieron rápidamente que era necesario reducir el perfil de soldadura obtenido mediante este proceso de soldadura.Además, la velocidad de soldadura sigue siendo relativamente lenta.
Soldadura por láser
En todas las aplicaciones de soldadura de tubos de acero, los bordes de la tira de acero se funden y solidifican cuando los bordes de los tubos de acero se presionan entre sí mediante soportes de sujeción.Sin embargo, la propiedad única de la soldadura láser es su alta densidad del haz de energía.El rayo láser no sólo funde la capa superficial del material sino que también crea un ojo de cerradura, lo que da como resultado un perfil de cordón de soldadura estrecho.Las densidades de energía inferiores a 1 MW/cm2, como la tecnología GTAW, no producen suficiente densidad de energía para producir ojos de cerradura.Por lo tanto, el proceso sin ojo de cerradura da como resultado un perfil de soldadura amplio y poco profundo.La alta precisión de la soldadura láser aporta una penetración más eficiente, lo que a su vez reduce el crecimiento del grano y aporta una mejor calidad metalográfica;Por otro lado, el mayor aporte de energía térmica y el proceso de enfriamiento más lento de GTAW conducen a una construcción soldada rugosa.
En general, se considera que el proceso de soldadura láser es más rápido que el GTAW, tienen la misma tasa de rechazo y el primero conduce a mejores propiedades metalográficas, lo que conduce a una mayor resistencia al estallido y una mayor formabilidad.En comparación con la soldadura de alta frecuencia, el láser procesa materiales sin oxidación, lo que da como resultado tasas de desperdicio más bajas y una mayor formabilidad.Influencia del tamaño del punto: en la soldadura de fábricas de tubos de acero inoxidable, la profundidad de soldadura está determinada por el espesor del tubo de acero.Por lo tanto, el objetivo de producción es mejorar la conformabilidad reduciendo el ancho de la soldadura y al mismo tiempo lograr velocidades más altas.A la hora de elegir el láser más adecuado no sólo se tiene en cuenta la calidad del haz, sino también la precisión del fresado.Además, antes de que el error dimensional del laminador de tubos pueda influir, primero se debe considerar la limitación de reducir el punto de luz.
Hay muchos problemas dimensionales específicos de la soldadura de tubos de acero; sin embargo, el factor principal que afecta la soldadura es la costura en la caja de soldadura (más específicamente, la bobina de soldadura).Una vez que se ha formado la tira para soldar, las características de la soldadura incluyen espacios en la tira, desalineación severa/ligera de la soldadura y variación de la línea central de la soldadura.El espacio determina la cantidad de material que se utiliza para formar el baño de soldadura.Demasiada presión dará como resultado un exceso de material en la parte superior o en el diámetro interior de la tubería.Por otro lado, una desalineación de soldadura leve o severa puede resultar en un perfil de soldadura deficiente.Además, después de pasar por la caja de soldadura, el tubo de acero se recortará aún más.Esto incluye ajustes de tamaño y ajustes de forma (forma).Por otro lado, el trabajo adicional puede eliminar algunos defectos de soldadura mayores o menores, pero probablemente no todos.Por supuesto, queremos conseguir cero defectos.Como regla general, los defectos de soldadura no deben exceder el cinco por ciento del espesor del material.Exceder este valor afectará la resistencia del producto soldado.
Finalmente, la presencia de una línea central de soldadura es importante para la producción de tubos de acero inoxidable de alta calidad.Directamente relacionada con el creciente enfoque en la conformabilidad en el mercado automotriz está la necesidad de zonas afectadas por el calor (HAZ) más pequeñas y perfiles de soldadura reducidos.A su vez, esto promueve el desarrollo de la tecnología láser, es decir, la mejora de la calidad del haz para reducir el tamaño del punto.A medida que el tamaño del punto continúa disminuyendo, debemos prestar más atención a la precisión del escaneo de la línea central de la costura.En términos generales, los fabricantes de tubos de acero intentarán reducir esta desviación tanto como sea posible, pero en la práctica es muy difícil lograr una desviación de 0,2 mm (0,008 pulgadas).
Esto plantea la necesidad de utilizar un sistema de seguimiento de costuras.Las dos técnicas de seguimiento más comunes son el escaneo mecánico y el escaneo láser.Por un lado, los sistemas mecánicos utilizan sondas para contactar con el baño de soldadura aguas arriba de la costura, donde se vuelven polvorientos, abrasivos y vibran.La precisión de estos sistemas es de 0,25 mm (0,01 pulgadas), lo que no es lo suficientemente preciso para la soldadura láser de alta calidad.Por el contrario, el seguimiento de costura por láser puede alcanzar la precisión necesaria.En términos generales, se proyecta luz láser o puntos láser sobre la superficie de la soldadura y la imagen resultante se envía a una cámara CMOS, que utiliza algoritmos para determinar la ubicación de soldaduras, uniones erróneas y espacios.Si bien la velocidad de obtención de imágenes es importante, un rastreador de costura láser debe tener un controlador lo suficientemente rápido como para compilar con precisión la posición de la soldadura y al mismo tiempo proporcionar el control de circuito cerrado necesario para mover el cabezal de enfoque del láser directamente sobre la costura.Por lo tanto, la precisión del seguimiento de la costura es importante, pero también lo es el tiempo de respuesta.
En general, la tecnología de seguimiento de costuras se ha desarrollado lo suficiente como para permitir también a los fabricantes de tubos de acero utilizar rayos láser de mayor calidad para producir tubos de acero inoxidable más moldeables.Por lo tanto, la soldadura láser ha encontrado un lugar donde se utiliza para reducir la porosidad de la soldadura y reducir el perfil de soldadura manteniendo o aumentando la velocidad de soldadura.Los sistemas láser, como los láseres para losas enfriados por difusión, han mejorado la calidad del haz, lo que mejora aún más la formabilidad al reducir el ancho de la soldadura.Este desarrollo ha llevado a la necesidad de un control dimensional más estricto y un seguimiento de las costuras por láser en las fábricas de tubos de acero.
Hora de publicación: 02-dic-2022