Trong sản xuấtống thép không gỉ, một dải thép phẳng đầu tiên được hình thành, sau đó được tạo hình thành một ống tròn.Sau khi hình thành, các đường nối của ống phải được hàn lại với nhau.Mối hàn này ảnh hưởng lớn đến khả năng tạo hình của chi tiết.Vì vậy, việc lựa chọn kỹ thuật hàn phù hợp là vô cùng quan trọng để có được một profile mối hàn có thể đáp ứng được các yêu cầu kiểm tra nghiêm ngặt trong ngành sản xuất.Không còn nghi ngờ gì nữa, hàn hồ quang vonfram khí (GTAW), hàn tần số cao (HF) và hàn laser đều đã được áp dụng trong sản xuất ống thép không gỉ.
Hàn cảm ứng tần số cao
Trong hàn tiếp xúc tần số cao và hàn cảm ứng tần số cao, thiết bị cung cấp dòng điện và thiết bị cung cấp lực đùn độc lập với nhau.Ngoài ra, cả hai phương pháp đều có thể sử dụng thanh nam châm là phần tử từ mềm được đặt bên trong thân ống, giúp tập trung dòng hàn ở mép dải.Trong cả hai trường hợp, dải được cắt và làm sạch trước khi cuộn lại và gửi đến điểm hàn.Ngoài ra, chất làm mát còn được dùng để làm mát cuộn dây cảm ứng dùng trong quá trình gia nhiệt.Cuối cùng, một số chất làm mát sẽ được sử dụng trong quá trình ép đùn.Ở đây, lực tác dụng lên ròng rọc ép là rất lớn để tránh tạo ra độ rỗ ở vùng hàn;tuy nhiên, sử dụng lực ép nhiều hơn sẽ làm tăng các gờ (hoặc đường hàn).Do đó, những con dao được thiết kế đặc biệt được sử dụng để làm sạch bên trong và bên ngoài ống.
Ưu điểm chính của quy trình hàn tần số cao là nó cho phép gia công ống thép tốc độ cao.Tuy nhiên, như điển hình ở hầu hết các vật liệu rèn pha rắn, các mối hàn tần số cao không thể được kiểm tra một cách đáng tin cậy bằng cách sử dụng các kỹ thuật không phá hủy thông thường (NDT).Các vết nứt hàn có thể xảy ra ở những vùng phẳng, mỏng của các mối nối có độ bền thấp mà không thể phát hiện được bằng các phương pháp truyền thống và có thể thiếu độ tin cậy trong một số ứng dụng ô tô đòi hỏi khắt khe.
Hàn hồ quang vonfram khí (GTAW)
Theo truyền thống, các nhà sản xuất ống đã chọn hoàn tất quá trình hàn bằng hàn hồ quang khí vonfram (GTAW).GTAW tạo ra hồ quang hàn giữa hai điện cực vonfram không tiêu hao.Đồng thời, khí bảo vệ trơ được đưa vào từ mỏ hàn để che chắn các điện cực, tạo ra dòng plasma bị ion hóa và bảo vệ vũng hàn nóng chảy.Đây là một quy trình được thiết lập và hiểu rõ sẽ tạo ra các mối hàn chất lượng cao có thể lặp lại.Ưu điểm của quá trình này là khả năng lặp lại, hàn không bị bắn tóe và loại bỏ độ xốp.GTAW được coi là một quá trình dẫn điện, do đó, nói một cách tương đối, quá trình này diễn ra tương đối chậm.
xung hồ quang tần số cao
Những năm gần đây, nguồn điện hàn GTAW hay còn gọi là công tắc tốc độ cao cho phép xung hồ quang trên 10.000 Hz.Khách hàng tại các nhà máy gia công ống thép được hưởng lợi từ công nghệ mới này, trong đó các xung hồ quang tần số cao tạo ra áp suất hồ quang giảm lớn hơn gấp 5 lần so với GTAW thông thường.Những cải tiến điển hình mang lại bao gồm tăng cường độ nổ, tốc độ đường hàn nhanh hơn và giảm phế liệu.Khách hàng của các nhà sản xuất ống thép nhanh chóng phát hiện ra rằng cần phải giảm bớt đường hàn thu được từ quá trình hàn này.Ngoài ra, tốc độ hàn vẫn còn tương đối chậm.
Hàn laser
Trong tất cả các ứng dụng hàn ống thép, các cạnh của dải thép bị nóng chảy và đông cứng lại khi các cạnh của ống thép được ép lại với nhau bằng giá kẹp.Tuy nhiên, đặc tính độc đáo của hàn laser là mật độ chùm năng lượng cao.Chùm tia laser không chỉ làm tan chảy lớp bề mặt của vật liệu mà còn tạo ra lỗ khóa, dẫn đến biên dạng đường hàn hẹp.Mật độ năng lượng dưới 1 MW/cm2, chẳng hạn như công nghệ GTAW, không tạo ra mật độ năng lượng đủ để tạo ra lỗ khóa.Do đó, quy trình không có lỗ khóa dẫn đến biên dạng mối hàn rộng và nông.Độ chính xác cao của hàn laser mang lại sự thâm nhập hiệu quả hơn, từ đó làm giảm sự phát triển của hạt và mang lại chất lượng kim loại tốt hơn;mặt khác, năng lượng nhiệt đầu vào cao hơn và quá trình làm mát chậm hơn của GTAW dẫn đến kết cấu hàn thô.
Nói chung, người ta coi rằng quá trình hàn laser nhanh hơn GTAW, chúng có cùng tỷ lệ loại bỏ và dẫn đến các đặc tính kim loại tốt hơn, dẫn đến cường độ nổ cao hơn và khả năng định dạng cao hơn.Khi so sánh với hàn tần số cao, tia laser xử lý vật liệu mà không bị oxy hóa, dẫn đến tỷ lệ phế liệu thấp hơn và khả năng tạo hình cao hơn.Ảnh hưởng của kích thước điểm: Trong quá trình hàn của các nhà máy sản xuất ống thép không gỉ, độ sâu hàn được xác định bởi độ dày của ống thép.Vì vậy, mục tiêu sản xuất là cải thiện khả năng tạo hình bằng cách giảm chiều rộng mối hàn đồng thời đạt được tốc độ cao hơn.Khi chọn loại laser phù hợp nhất, người ta không chỉ xem xét chất lượng chùm tia mà còn cả độ chính xác của máy nghiền.Ngoài ra, trước khi lỗi kích thước của máy nghiền ống có thể đóng vai trò gì, trước tiên phải xem xét hạn chế giảm điểm sáng.
Có rất nhiều vấn đề về kích thước đặc trưng của hàn ống thép, tuy nhiên yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình hàn chính là đường may trên hộp hàn (cụ thể hơn là cuộn dây hàn).Khi dải đã được hình thành để hàn, các đặc điểm của mối hàn bao gồm các khoảng trống của dải, độ lệch mối hàn nghiêm trọng/nhẹ và sự thay đổi đường tâm của mối hàn.Khoảng cách xác định lượng vật liệu được sử dụng để tạo thành vũng hàn.Áp lực quá lớn sẽ dẫn đến dư thừa vật liệu trên đường kính trên hoặc bên trong của ống.Mặt khác, độ lệch mối hàn nghiêm trọng hoặc nhẹ có thể dẫn đến hình dạng mối hàn kém.Ngoài ra, sau khi đi qua hộp hàn, ống thép sẽ được cắt gọt thêm.Điều này bao gồm điều chỉnh kích thước và điều chỉnh hình dạng (hình dạng).Mặt khác, công việc làm thêm có thể loại bỏ một số khuyết tật mối hàn lớn/nhỏ, nhưng có lẽ không phải tất cả chúng.Tất nhiên, chúng tôi muốn đạt được không có sai sót nào.Theo nguyên tắc chung, khuyết tật mối hàn không được vượt quá 5% độ dày vật liệu.Vượt quá giá trị này sẽ ảnh hưởng đến độ bền của sản phẩm hàn.
Cuối cùng, sự hiện diện của đường tâm mối hàn rất quan trọng để sản xuất ống thép không gỉ chất lượng cao.Liên quan trực tiếp đến sự tập trung ngày càng tăng vào khả năng định hình trong thị trường ô tô là nhu cầu về các vùng chịu ảnh hưởng nhiệt (HAZ) nhỏ hơn và giảm biên dạng mối hàn.Đổi lại, điều này thúc đẩy sự phát triển của công nghệ laser, tức là cải thiện chất lượng chùm tia để giảm kích thước điểm.Khi kích thước điểm tiếp tục giảm, chúng ta cần chú ý hơn đến độ chính xác của việc quét đường tâm đường may.Nói chung, các nhà sản xuất ống thép sẽ cố gắng giảm độ lệch này càng nhiều càng tốt, nhưng trên thực tế, rất khó đạt được độ lệch 0,2mm (0,008 inch).
Điều này dẫn đến nhu cầu sử dụng hệ thống theo dõi đường may.Hai kỹ thuật theo dõi phổ biến nhất là quét cơ học và quét laser.Một mặt, các hệ thống cơ khí sử dụng đầu dò để tiếp xúc với vũng hàn ở phía trên đường may, nơi chúng bị bám bụi, mài mòn và rung.Độ chính xác của các hệ thống này là 0,25mm (0,01 inch), không đủ chính xác để hàn laser chất lượng chùm tia cao.Mặt khác, việc theo dõi đường may bằng laser có thể đạt được độ chính xác cần thiết.Nói chung, ánh sáng laze hoặc các điểm laze được chiếu lên bề mặt mối hàn và hình ảnh thu được được đưa trở lại camera CMOS, sử dụng thuật toán để xác định vị trí của mối hàn, mối nối sai và khoảng trống.Mặc dù tốc độ chụp ảnh rất quan trọng nhưng thiết bị theo dõi đường may bằng laser phải có bộ điều khiển đủ nhanh để biên dịch chính xác vị trí của mối hàn đồng thời cung cấp khả năng điều khiển vòng kín cần thiết để di chuyển đầu lấy nét laser trực tiếp trên đường may.Do đó, độ chính xác của việc theo dõi đường may là quan trọng, nhưng thời gian phản hồi cũng vậy.
Nhìn chung, công nghệ theo dõi đường may đã phát triển đủ để cho phép các nhà sản xuất ống thép sử dụng chùm tia laser chất lượng cao hơn để sản xuất ống thép không gỉ có hình dạng tốt hơn.Vì vậy, hàn laser đã tìm được ứng dụng để giảm độ xốp của mối hàn và giảm biên dạng mối hàn trong khi vẫn duy trì hoặc tăng tốc độ hàn.Các hệ thống laser, chẳng hạn như laser tấm làm mát bằng khuếch tán, đã cải thiện chất lượng chùm tia, cải thiện hơn nữa khả năng tạo hình bằng cách giảm chiều rộng mối hàn.Sự phát triển này đã dẫn đến nhu cầu kiểm soát kích thước chặt chẽ hơn và theo dõi đường nối bằng laser trong các nhà máy ống thép.
Thời gian đăng: Dec-02-2022