Na produção detubos de aço inoxidável, primeiro é formada uma tira de aço plana, que é então moldada em um tubo redondo.Depois de formadas, as costuras do tubo devem ser soldadas.Esta solda afeta muito a conformabilidade da peça.Portanto, escolher a técnica de soldagem correta é extremamente importante para obter um perfil de solda que possa atender aos rigorosos requisitos de testes da indústria de manufatura.Sem dúvida, a soldagem a arco de gás tungstênio (GTAW), a soldagem de alta frequência (HF) e a soldagem a laser têm sido aplicadas na fabricação de tubos de aço inoxidável.
Soldagem por indução de alta frequência
Na soldagem por contato de alta frequência e na soldagem por indução de alta frequência, o equipamento que fornece corrente e o equipamento que fornece força de extrusão são independentes um do outro.Além disso, ambos os métodos podem utilizar uma barra magnética, que é um elemento magnético macio colocado dentro do corpo do tubo, que ajuda a focar o fluxo de soldagem na borda da tira.Em ambos os casos, a tira é cortada e limpa antes de ser enrolada e enviada ao ponto de soldagem.Além disso, o refrigerante é usado para resfriar as bobinas de indução utilizadas no processo de aquecimento.Finalmente, algum refrigerante será utilizado no processo de extrusão.Aqui, muita força é aplicada à polia de aperto para evitar a criação de porosidade na área de solda;entretanto, usar mais força de compressão resultará em aumento de rebarbas (ou cordões de solda).Portanto, facas especialmente projetadas são usadas para rebarbar o interior e o exterior do tubo.
A principal vantagem do processo de soldagem de alta frequência é que ele permite a usinagem de tubos de aço em alta velocidade.No entanto, como é típico na maioria dos forjados em fase sólida, as juntas soldadas de alta frequência não podem ser testadas de forma confiável usando técnicas não destrutivas convencionais (END).Trincas de solda podem ocorrer em áreas planas e finas de juntas de baixa resistência que não podem ser detectadas usando métodos tradicionais e podem não ter confiabilidade em algumas aplicações automotivas exigentes.
Soldagem a arco de gás tungstênio (GTAW)
Tradicionalmente, os fabricantes de tubos optam por completar o processo de soldagem com soldagem a arco de gás tungstênio (GTAW).GTAW cria um arco de soldagem entre dois eletrodos de tungstênio não consumíveis.Ao mesmo tempo, um gás de proteção inerte é introduzido na tocha para proteger os eletrodos, gerar um fluxo de plasma ionizado e proteger a poça de fusão fundida.Este é um processo estabelecido e compreendido que produzirá soldas repetíveis de alta qualidade.As vantagens deste processo são a repetibilidade, a soldagem sem respingos e a eliminação de porosidade.GTAW é considerado um processo de condução elétrica, portanto, relativamente falando, o processo é relativamente lento.
pulso de arco de alta frequência
Nos últimos anos, as fontes de energia de soldagem GTAW, também conhecidas como chaves de alta velocidade, permitem pulsos de arco acima de 10.000 Hz.Os clientes em fábricas de processamento de tubos de aço se beneficiam desta nova tecnologia, onde pulsos de arco de alta frequência resultam em pressão descendente de arco cinco vezes maior em comparação com GTAW convencional.As melhorias típicas alcançadas incluem maior resistência ao rompimento, velocidades mais rápidas da linha de solda e redução de refugo.Os clientes dos produtores de tubos de aço descobriram rapidamente que o perfil de solda obtido por este processo de soldagem precisava ser reduzido.Além disso, a velocidade de soldagem ainda é relativamente lenta.
Soldagem a laser
Em todas as aplicações de soldagem de tubos de aço, as bordas da tira de aço são derretidas e solidificadas quando as bordas do tubo de aço são pressionadas juntas usando suportes de fixação.No entanto, a propriedade única da soldagem a laser é a alta densidade do feixe de energia.O feixe de laser não apenas derrete a camada superficial do material, mas também cria um buraco de fechadura, resultando em um perfil estreito do cordão de solda.Densidades de potência abaixo de 1 MW/cm2, como a tecnologia GTAW, não produzem densidade de energia suficiente para produzir buracos de fechadura.Assim, o processo sem buraco de fechadura resulta em um perfil de solda amplo e raso.A alta precisão da soldagem a laser traz penetração mais eficiente, o que por sua vez reduz o crescimento de grãos e traz melhor qualidade metalográfica;por outro lado, a maior entrada de energia térmica e o processo de resfriamento mais lento do GTAW levam a uma construção soldada áspera.
De modo geral, considera-se que o processo de soldagem a laser é mais rápido que o GTAW, possuem a mesma taxa de rejeição, e o primeiro leva a melhores propriedades metalográficas, o que leva a maior resistência ao rompimento e maior conformabilidade.Quando comparado à soldagem de alta frequência, o laser processa materiais sem oxidação, o que resulta em menores taxas de refugo e maior conformabilidade.Influência do tamanho do ponto: Na soldagem de fábricas de tubos de aço inoxidável, a profundidade da soldagem é determinada pela espessura do tubo de aço.Assim, o objetivo da produção é melhorar a conformabilidade reduzindo a largura da solda e ao mesmo tempo alcançando velocidades mais altas.Ao escolher o laser mais adequado, não se deve considerar apenas a qualidade do feixe, mas também a precisão da fresadora.Além disso, antes que o erro dimensional da fábrica de tubos possa desempenhar um papel, a limitação da redução do ponto de luz deve ser considerada primeiro.
Existem muitos problemas dimensionais específicos da soldagem de tubos de aço, entretanto, o principal fator que afeta a soldagem é a costura na caixa de soldagem (mais especificamente, a bobina de soldagem).Uma vez formada a tira para soldagem, as características da solda incluem folgas na tira, desalinhamento severo/leve da solda e variação da linha central da solda.A lacuna determina quanto material é usado para formar a poça de fusão.Muita pressão resultará em excesso de material na parte superior ou no diâmetro interno do tubo.Por outro lado, um desalinhamento grave ou leve da solda pode resultar em um perfil de solda ruim.Além disso, após passar pela caixa de soldagem, o tubo de aço será ainda mais aparado.Isso inclui ajustes de tamanho e ajustes de forma (formato).Por outro lado, o trabalho extra pode remover alguns defeitos de solda maiores/menores, mas provavelmente não todos eles.Claro, queremos atingir zero defeitos.Como regra geral, os defeitos de solda não devem exceder cinco por cento da espessura do material.Exceder este valor afetará a resistência do produto soldado.
Finalmente, a presença de uma linha central de solda é importante para a produção de tubos de aço inoxidável de alta qualidade.Diretamente relacionada ao crescente foco na conformabilidade no mercado automotivo está a necessidade de zonas menores afetadas pelo calor (HAZ) e perfis de solda reduzidos.Por sua vez, isto promove o desenvolvimento da tecnologia laser, ou seja, melhorando a qualidade do feixe para reduzir o tamanho do ponto.À medida que o tamanho do ponto continua a diminuir, precisamos prestar mais atenção à precisão da digitalização da linha central da costura.De modo geral, os fabricantes de tubos de aço tentarão reduzir esse desvio tanto quanto possível, mas na prática é muito difícil conseguir um desvio de 0,2 mm (0,008 polegadas).
Isso traz à tona a necessidade de usar um sistema de rastreamento de costura.As duas técnicas de rastreamento mais comuns são a varredura mecânica e a varredura a laser.Por um lado, os sistemas mecânicos utilizam sondas para entrar em contato com a poça de fusão a montante da costura, onde ficam empoeiradas, abrasivas e vibram.A precisão desses sistemas é de 0,25 mm (0,01 polegadas), o que não é preciso o suficiente para soldagem a laser de alta qualidade.O rastreamento de costura a laser, por outro lado, pode atingir a precisão necessária.De modo geral, a luz laser ou pontos de laser são projetados na superfície da solda, e a imagem resultante é enviada de volta para uma câmera CMOS, que usa algoritmos para determinar a localização de soldas, juntas incorretas e lacunas.Embora a velocidade da imagem seja importante, um rastreador de costura a laser deve ter um controlador rápido o suficiente para compilar com precisão a posição da solda, ao mesmo tempo que fornece o controle de circuito fechado necessário para mover a cabeça de foco do laser diretamente sobre a costura.Portanto, a precisão do rastreamento da costura é importante, mas também o é o tempo de resposta.
Em geral, a tecnologia de rastreamento de costura desenvolveu-se o suficiente para permitir também que os fabricantes de tubos de aço utilizem feixes de laser de maior qualidade para produzir tubos de aço inoxidável mais moldáveis.Portanto, a soldagem a laser encontrou um lugar onde é usada para reduzir a porosidade da solda e reduzir o perfil da solda, mantendo ou aumentando a velocidade de soldagem.Os sistemas de laser, como os lasers de placas resfriados por difusão, melhoraram a qualidade do feixe, melhorando ainda mais a conformabilidade ao reduzir a largura da solda.Este desenvolvimento levou à necessidade de um controle dimensional mais rígido e rastreamento de costura a laser em fábricas de tubos de aço.
Horário da postagem: 02 de dezembro de 2022