Nella produzione ditubi in acciaio inossidabile, viene prima formato un nastro piatto di acciaio, che viene poi modellato in un tubo tondo.Una volta formati, i giunti del tubo devono essere saldati insieme.Questa saldatura influisce notevolmente sulla formabilità della parte.Pertanto, la scelta della giusta tecnica di saldatura è estremamente importante per ottenere un profilo di saldatura in grado di soddisfare i severi requisiti di prova dell’industria manifatturiera.Indubbiamente, la saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW), la saldatura ad alta frequenza (HF) e la saldatura laser sono state applicate nella produzione di tubi in acciaio inossidabile.
Saldatura ad induzione ad alta frequenza
Nella saldatura a contatto ad alta frequenza e nella saldatura a induzione ad alta frequenza, l'attrezzatura che fornisce corrente e l'attrezzatura che fornisce forza di estrusione sono indipendenti l'una dall'altra.Inoltre, entrambi i metodi possono utilizzare una barra magnetica, ovvero un elemento magnetico morbido posizionato all'interno del corpo del tubo, che aiuta a focalizzare il flusso di saldatura sul bordo della striscia.In entrambi i casi il nastro viene tagliato e pulito prima di essere arrotolato e inviato al punto di saldatura.Inoltre, il liquido refrigerante viene utilizzato per raffreddare le bobine di induzione utilizzate nel processo di riscaldamento.Infine, nel processo di estrusione verrà utilizzato del refrigerante.Qui viene applicata molta forza alla puleggia di compressione per evitare di creare porosità nella zona di saldatura;tuttavia, l'utilizzo di una forza di compressione maggiore comporterà un aumento delle bave (o dei cordoni di saldatura).Pertanto, per sbavare l'interno e l'esterno del tubo vengono utilizzati coltelli appositamente progettati.
Il vantaggio principale del processo di saldatura ad alta frequenza è che consente la lavorazione ad alta velocità di tubi di acciaio.Tuttavia, come avviene nella maggior parte dei pezzi fucinati in fase solida, i giunti saldati ad alta frequenza non possono essere testati in modo affidabile utilizzando tecniche non distruttive convenzionali (NDT).Le cricche di saldatura possono verificarsi in aree piatte e sottili di giunti a bassa resistenza che non possono essere rilevate utilizzando i metodi tradizionali e potrebbero non essere affidabili in alcune applicazioni automobilistiche impegnative.
Saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW)
Tradizionalmente, i produttori di tubi hanno scelto di completare il processo di saldatura con la saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW).GTAW crea un arco di saldatura tra due elettrodi di tungsteno non consumabili.Allo stesso tempo, un gas di protezione inerte viene introdotto dalla torcia per schermare gli elettrodi, generare un flusso di plasma ionizzato e proteggere il bagno di saldatura fuso.Si tratta di un processo consolidato e compreso che produrrà saldature ripetibili di alta qualità.I vantaggi di questo processo sono la ripetibilità, la saldatura senza spruzzi e l'eliminazione della porosità.GTAW è considerato un processo di conduzione elettrica, quindi, relativamente parlando, il processo è relativamente lento.
impulso dell'arco ad alta frequenza
Negli ultimi anni, i generatori di saldatura GTAW, noti anche come interruttori ad alta velocità, consentono impulsi dell'arco superiori a 10.000 Hz.I clienti degli impianti di lavorazione dei tubi in acciaio traggono vantaggio da questa nuova tecnologia, in cui gli impulsi dell'arco ad alta frequenza determinano una pressione dell'arco verso il basso cinque volte maggiore rispetto al GTAW convenzionale.I miglioramenti tipici apportati includono una maggiore resistenza allo scoppio, velocità della linea di saldatura più elevate e riduzione degli scarti.I clienti dei produttori di tubi in acciaio hanno subito scoperto che il profilo di saldatura ottenuto con questo processo di saldatura doveva essere ridotto.Inoltre, la velocità di saldatura è ancora relativamente lenta.
Saldatura laser
In tutte le applicazioni di saldatura di tubi in acciaio, i bordi del nastro di acciaio vengono fusi e solidificati quando i bordi del tubo di acciaio vengono pressati insieme mediante staffe di bloccaggio.Tuttavia, la proprietà unica della saldatura laser è l’elevata densità del raggio energetico.Il raggio laser non solo scioglie lo strato superficiale del materiale, ma crea anche un buco della serratura, risultando in un profilo del cordone di saldatura stretto.Densità di potenza inferiori a 1 MW/cm2, come la tecnologia GTAW, non producono densità di energia sufficiente per creare buchi di serratura.Pertanto, il processo senza foro di serratura si traduce in un profilo di saldatura ampio e poco profondo.L'elevata precisione della saldatura laser consente una penetrazione più efficiente, che a sua volta riduce la crescita del grano e garantisce una migliore qualità metallografica;D'altro canto, il maggiore apporto di energia termica e il processo di raffreddamento più lento del GTAW portano a una costruzione con saldatura grezza.
In generale, si ritiene che il processo di saldatura laser sia più veloce del GTAW, abbia lo stesso tasso di scarto e il primo porti a migliori proprietà metallografiche, che portano a una maggiore resistenza allo scoppio e una maggiore formabilità.Rispetto alla saldatura ad alta frequenza, il laser lavora i materiali senza ossidazione, il che si traduce in tassi di scarto inferiori e maggiore formabilità.Influenza della dimensione del punto: nella saldatura di fabbriche di tubi in acciaio inossidabile, la profondità di saldatura è determinata dallo spessore del tubo in acciaio.Pertanto, l’obiettivo della produzione è migliorare la formabilità riducendo la larghezza della saldatura e ottenendo velocità più elevate.Nella scelta del laser più adatto non si deve considerare solo la qualità del raggio, ma anche la precisione della fresa.Inoltre, prima che l'errore dimensionale del laminatoio possa avere un ruolo, è necessario considerare innanzitutto la limitazione della riduzione del punto luminoso.
Esistono molti problemi dimensionali specifici della saldatura di tubi in acciaio, tuttavia il fattore principale che influenza la saldatura è la giuntura sulla scatola di saldatura (più specificamente, la bobina di saldatura).Una volta che la striscia è stata formata per la saldatura, le caratteristiche della saldatura includono spazi tra le strisce, disallineamento grave/leggero della saldatura e variazione dell'asse centrale della saldatura.Lo spazio determina la quantità di materiale utilizzato per formare il bagno di saldatura.Una pressione eccessiva risulterà in un eccesso di materiale sulla parte superiore o sul diametro interno del tubo.D’altro canto, un disallineamento grave o lieve della saldatura può comportare un profilo di saldatura inadeguato.Inoltre, dopo aver attraversato la scatola di saldatura, il tubo d'acciaio verrà ulteriormente rifilato.Ciò include aggiustamenti delle dimensioni e aggiustamenti della forma (forma).D'altra parte, il lavoro extra può rimuovere alcuni difetti di saldatura maggiori/minori, ma probabilmente non tutti.Naturalmente, vogliamo raggiungere zero difetti.Come regola generale, i difetti di saldatura non dovrebbero superare il 5% dello spessore del materiale.Il superamento di questo valore influirà sulla resistenza del prodotto saldato.
Infine, la presenza di una linea centrale di saldatura è importante per la produzione di tubi in acciaio inossidabile di alta qualità.Direttamente correlata alla crescente attenzione alla formabilità nel mercato automobilistico è la necessità di zone termicamente alterate (HAZ) più piccole e di profili di saldatura ridotti.A sua volta, ciò promuove lo sviluppo della tecnologia laser, ovvero il miglioramento della qualità del raggio per ridurre le dimensioni dello spot.Poiché la dimensione del punto continua a diminuire, è necessario prestare maggiore attenzione alla precisione della scansione della linea centrale della giunzione.In generale, i produttori di tubi in acciaio cercheranno di ridurre il più possibile questa deviazione, ma in pratica è molto difficile ottenere una deviazione di 0,2 mm (0,008 pollici).
Ciò fa emergere la necessità di utilizzare un sistema di tracciamento delle cuciture.Le due tecniche di tracciamento più comuni sono la scansione meccanica e la scansione laser.Da un lato, i sistemi meccanici utilizzano sonde per contattare il bagno di saldatura a monte del cordone, dove diventano polverosi, abrasivi e vibrano.La precisione di questi sistemi è di 0,25 mm (0,01 pollici), che non è sufficientemente precisa per la saldatura laser ad alta qualità.Il tracciamento laser delle cuciture, invece, può raggiungere la precisione richiesta.In generale, la luce laser o i punti laser vengono proiettati sulla superficie della saldatura e l'immagine risultante viene trasmessa a una fotocamera CMOS, che utilizza algoritmi per determinare la posizione di saldature, giunzioni errate e spazi vuoti.Sebbene la velocità dell'immagine sia importante, un tracciatore laser della giuntura deve disporre di un controller sufficientemente veloce da compilare con precisione la posizione della saldatura fornendo al tempo stesso il controllo a circuito chiuso necessario per spostare la testa di messa a fuoco del laser direttamente sopra la giuntura.Pertanto, la precisione del tracciamento della giunzione è importante, ma lo è anche il tempo di risposta.
In generale, la tecnologia di tracciamento delle giunzioni si è sviluppata sufficientemente da consentire anche ai produttori di tubi in acciaio di utilizzare raggi laser di qualità superiore per produrre tubi in acciaio inossidabile più formabili.Pertanto, la saldatura laser ha trovato un posto dove viene utilizzata per ridurre la porosità della saldatura e ridurre il profilo di saldatura mantenendo o aumentando la velocità di saldatura.I sistemi laser, come i laser per lastre raffreddati per diffusione, hanno migliorato la qualità del raggio, migliorando ulteriormente la formabilità riducendo la larghezza della saldatura.Questo sviluppo ha portato alla necessità di un controllo dimensionale e di un tracciamento laser delle giunzioni più rigorosi negli impianti di lavorazione dei tubi di acciaio.
Orario di pubblicazione: 02-dic-2022