재료 가공의 발전으로 스테인리스 스틸 튜브 생산 분야에 독특한 기회가 생겼습니다.일반적인 응용 분야에는 배기 파이프, 연료 파이프, 연료 분사 장치 및 기타 구성 요소가 포함됩니다.스테인레스 스틸 파이프 생산에서는 먼저 평평한 강철 스트립이 형성된 다음 그 모양이 둥근 튜브로 만들어집니다.일단 형성되면 튜브의 이음새를 함께 용접해야 합니다.이 용접은 부품의 성형성에 큰 영향을 미칩니다.따라서 제조 산업의 엄격한 테스트 요구 사항을 충족할 수 있는 용접 프로파일을 얻으려면 적절한 용접 기술을 선택하는 것이 매우 중요합니다.스테인리스강 파이프 제조에 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 고주파(HF) 용접, 레이저 용접이 각각 적용되었다는 것은 의심의 여지가 없습니다.
고주파 유도 용접
고주파 접촉 용접과 고주파 유도 용접에서는 전류를 공급하는 장치와 압착력을 제공하는 장치가 서로 독립되어 있습니다.또한 두 가지 방법 모두 튜브 본체 내부에 배치된 연자성 요소인 막대 자석을 사용할 수 있어 용접 흐름을 스트립 가장자리에 집중시키는 데 도움이 됩니다.
두 경우 모두 스트립을 자르고 청소한 후 말아서 용접 지점으로 보냅니다.또한, 가열 공정에 사용되는 유도 코일을 냉각시키기 위해 냉각수를 사용합니다.마지막으로 압출 공정에 일부 냉각수가 사용됩니다.여기서는 용접 영역에 다공성이 생성되는 것을 방지하기 위해 스퀴즈 풀리에 많은 힘이 가해집니다.그러나 더 높은 압착력을 사용하면 버(또는 용접 비드)가 증가합니다.따라서 특별히 설계된 칼을 사용하여 튜브 내부와 외부의 버를 제거합니다.
고주파 용접 공정의 가장 큰 장점은 강관의 고속 가공이 가능하다는 것입니다.그러나 대부분의 고체 단조 조인트에서 흔히 볼 수 있듯이 고주파 용접 조인트는 기존의 비파괴 기술(NDT)을 사용하여 쉽게 안정적으로 테스트할 수 없습니다.용접 균열은 기존 방법으로는 감지할 수 없는 저강도 접합부의 평평하고 얇은 영역에서 발생할 수 있으며 일부 까다로운 자동차 응용 분야에서는 신뢰성이 부족할 수 있습니다.
가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)
전통적으로 강관 제조업체는 용접 공정을 완료하기 위해 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)을 선택했습니다.GTAW는 두 개의 비소모성 텅스텐 전극 사이에 전기 아크를 생성합니다.동시에 불활성 차폐 가스가 토치에서 유입되어 전극을 차폐하고 이온화된 플라즈마 흐름을 생성하며 용융된 용접 풀을 보호합니다.이는 반복 가능한 고품질 용접 프로세스를 생성하는 확립되고 이해되는 프로세스입니다.
이 공정의 장점은 반복성, 스패터 없는 용접, 다공성 제거입니다.GTAW는 전기 전도 프로세스로 간주되므로 상대적으로 프로세스가 상대적으로 느립니다.
고주파 아크 펄스
최근에는 고속 스위치라고도 알려진 GTAW 용접 전원이 10,000Hz 이상의 아크 펄스를 가능하게 했습니다.강관 처리 공장의 고객은 고주파 아크 펄스가 기존 GTAW보다 5배 더 큰 아크 다운 압력을 발생시키는 이 신기술의 혜택을 누리고 있습니다.대표적인 개선 사항으로는 파열 강도 증가, 웰드라인 속도 향상, 스크랩 감소 등이 있습니다.
강관 제조업체의 고객은 이 용접 공정으로 얻은 용접 프로파일을 줄여야 한다는 사실을 금방 깨달았습니다.또한 용접 속도는 여전히 상대적으로 느립니다.
레이저 용접
모든 강관 용접 응용 분야에서 강관 가장자리를 클램핑 브래킷을 사용하여 함께 압착할 때 강 스트립의 가장자리가 녹아 응고됩니다.그러나 레이저 용접의 독특한 특성은 높은 에너지 빔 밀도입니다.레이저 빔은 재료의 표면층을 녹였을 뿐만 아니라 열쇠 구멍을 만들어 용접 프로파일이 매우 좁았습니다.GTAW 기술과 같이 1MW/cm2 미만의 전력 밀도는 열쇠 구멍을 생성할 만큼 충분한 에너지 밀도를 생성하지 않습니다.이러한 방식으로 키홀 없는 공정을 통해 넓고 얕은 용접 프로파일이 생성됩니다.레이저 용접의 높은 정밀도는 보다 효율적인 침투로 이어지며 결과적으로 입자 성장을 줄이고 더 나은 금속 조직 품질로 이어집니다.반면에 GTAW의 열에너지 입력이 높고 냉각 과정이 느려지면 용접 구조가 거칠어집니다.
일반적으로 레이저 용접 공정은 GTAW보다 빠르고, 스크랩 비율도 동일하며, 전자는 더 나은 금속학적 특성을 가져서 더 높은 파열 강도와 더 높은 성형성을 제공하는 것으로 간주됩니다.고주파 용접에 비해 재료의 레이저 가공 중에 산화가 발생하지 않아 불량률이 낮아지고 성형성이 높아집니다.스폿 크기의 영향: 스테인레스 강관 공장의 용접에서 용접 깊이는 강관의 두께에 따라 결정됩니다.이러한 방식으로 생산 목표는 용접 폭을 줄여 성형성을 높이는 동시에 더 빠른 속도를 달성하는 것입니다.가장 적합한 레이저를 선택할 때는 빔 품질뿐만 아니라 밀의 정확도도 고려해야 합니다.또한, 튜브 밀의 치수 오차가 작용하기 전에 스폿을 줄이는 한계를 고려해야 합니다.
강관 용접에는 치수 문제가 많이 있지만 용접에 영향을 미치는 주요 요인은 용접 상자의 이음새(구체적으로는 용접 코일)입니다.스트립이 형성되고 용접 준비가 되면 용접의 특성에는 스트립 간격, 심각한/약간의 용접 오정렬 및 용접 중심선 변경이 포함됩니다.간격은 용접 풀을 형성하는 데 사용되는 재료의 양을 결정합니다.압력이 너무 높으면 파이프 상단이나 내부 직경에 재료가 과잉 생성됩니다.반면, 심각하거나 약간의 용접 오정렬은 용접 프로파일이 좋지 않을 수 있습니다.또한, 용접된 박스를 통과한 후 강관을 더욱 다듬어 줍니다.여기에는 크기 조정과 모양(모양) 조정이 포함됩니다.반면, 추가 작업을 통해 일부 심각하거나 사소한 납땜 결함을 제거할 수 있지만 전부는 아닐 수도 있습니다.물론 우리는 불량률 제로를 달성하고 싶습니다.일반적으로 용접 결함은 재료 두께의 5%를 초과해서는 안 됩니다.이 값을 초과하면 용접 제품의 강도에 영향을 미칩니다.
마지막으로, 용접 중심선의 존재는 고품질 스테인리스강 파이프 생산에 중요합니다.자동차 시장에서 성형성에 대한 강조가 증가함에 따라 더 작은 열 영향부(HAZ)에 대한 요구와 용접 프로파일 감소 사이에는 직접적인 상관관계가 있습니다.이는 결과적으로 빔 품질을 향상시켜 스폿 크기를 줄이는 레이저 기술의 발전으로 이어졌습니다.스폿 크기가 계속 작아짐에 따라 솔기 중심선 스캔의 정확성에 더 많은 주의를 기울여야 합니다.일반적으로 강관 제조업체에서는 이러한 편차를 최대한 줄이려고 노력하지만 실제로는 0.2mm(0.008인치)의 편차를 달성하기가 매우 어렵습니다.이로 인해 솔기 추적 시스템을 사용해야 합니다.가장 일반적인 두 가지 추적 기술은 기계적 스캐닝과 레이저 스캐닝입니다.한편, 기계 시스템은 프로브를 사용하여 먼지, 마모 및 진동에 취약한 용접 풀 상류의 이음매에 접촉합니다.이러한 시스템의 정확도는 0.25mm(0.01인치)로 높은 빔 품질의 레이저 용접에 적합하지 않습니다.
반면, 레이저 솔기 추적은 필요한 정확도를 달성할 수 있습니다.일반적으로 레이저 빔이나 레이저 스폿은 용접 표면에 투사되고 결과 이미지는 알고리즘을 사용하여 용접 위치, 잘못된 접합 및 간격을 결정하는 CMOS 카메라로 피드백됩니다.이미징 속도가 중요하지만 레이저 심 추적기에는 레이저 초점 헤드를 심 위로 직접 이동하는 데 필요한 폐쇄 루프 제어를 제공하는 동시에 용접 위치를 정확하게 컴파일할 수 있을 만큼 빠른 컨트롤러가 있어야 합니다.따라서 솔기 추적의 정확성이 중요하며 응답 시간도 중요합니다.
일반적으로 심 추적 기술은 강관 제조업체가 더 높은 품질의 레이저 빔을 활용하여 더 나은 성형성이 뛰어난 스테인레스 강관을 생산할 수 있도록 충분히 개발되었습니다.결과적으로 레이저 용접은 용접 속도를 유지하거나 높이면서 용접 다공성을 줄이고 용접 프로파일을 줄이는 방법을 찾았습니다.확산 냉각 슬래브 레이저와 같은 레이저 시스템은 빔 품질을 개선하고 용접 폭을 줄여 성형성을 더욱 향상시킵니다.이러한 개발로 인해 강관 공장에서는 보다 엄격한 치수 제어 및 레이저 심 추적이 필요하게 되었습니다.
게시 시간: 2022년 8월 29일