- مقدمه ای بر فرآیند جوشکاری فرکانس بالا
پس از اینکه نوار فولادی وارد دستگاه شکلدهی شد و پس از شکاف، باز کردن، تسطیح، برشی جوش لب به لب، ذخیرهسازی حلقه و سایر فرآیندها به یک لوله استوانهای تبدیل شد، سپس از سیم پیچ القایی یا زاویه جوش تماسی و میدان مغناطیسی نزدیک القایی عبور میکند. سیم پیچ القا شده است. جریان الکتریکی از لبه نوار فولادی عبور می کند و لبه نوار فولادی به دلیل گرمای مقاومت ایجاد شده توسط مقاومت خود گرم می شود. لبه نوار فولادی گرم شده توسط یک غلتک اکستروژن اکسترود می شود تا یک جوش ایجاد شود. جوشکاری فرکانس بالا فلز یا سیم جوش اضافه نمی کند و در واقع نوعی جوش فورج است. مقدار فشار اعمال شده توسط اکستروژن یک پیوند مهم است. اگر مقدار اکستروژن به طور مناسب و پایدار کنترل شود، هیچ فلز یا اکسید مذابی روی سطح همجوشی باقی نخواهد ماند.
ناحیه متاثر از گرما شبیه یک درام کمری است زیرا جریان با فرکانس بالا که وارد لبه نوار فولادی می شود از انتها و کناره های لبه نوار فولادی وارد نوار فولادی می شود تا گرما ایجاد کند. رنگ ناحیه متاثر از حرارت کمی تیره تر از فلز پایه است زیرا کربن در حین جوشکاری به سمت لبه نوار فولادی گرم شده پخش می شود و با سرد شدن جوش در لبه نوار فولادی جذب می شود. کربن به خصوص نزدیک به لبه نوار فولادی به CO یا CO2 اکسید می شود و آهن باقیمانده کربن ندارد و رنگ آن روشن تر می شود.
خطوط جریان فلزی که در نمونههای متالوگرافی دیده میشوند، در واقع نواحی با کربن بالا هستند که وقتی شمش به نوارهای فولادی میپیوندند، به صفحات صاف و ناپیوسته میپیوندند. اندازه زاویه افزایش خط جریان فلزی اغلب برای ارزیابی میزان اختلال در حین جوشکاری استفاده می شود.
- عیوب رایج جوشکاری لوله های جوشی با فرکانس بالا
در ساخت لوله های فرکانس بالا ممکن است عیوب جوشکاری مختلفی رخ دهد. هر نقص نام های مختلفی دارد. در حال حاضر هیچ اصطلاح حرفه ای شناخته شده ای وجود ندارد. نام نقص در زیر آورده شده است. نام رایج دیگر نقص در پرانتز است: aInclusion (اکسید بیش از حد سوخته سیاه). b Pre-arc (اکسید بیش از حد سوخته سفید)؛ ج همجوشی ناکافی (درزهای باز)؛ d همجوشی لبه ناکافی (امواج لبه)؛ e - همجوشی ناکافی در وسط (جوشکاری سرد در وسط). f جوشکاری چسبنده (جوشکاری سرد); g جوشکاری ریختگی (جوشکاری شکننده)؛ منافذ h (پنچاله)؛ من جوشکاری می پرم اگرچه اینها برخی از عیوب هستند، اما رایج ترین عیوب جوشکاری فرکانس بالا در تولید هستند.
1. اجزاء (اکسید سوخته سیاه)
این نوع عیب به این دلیل است که اکسید فلز روی سطح همجوشی با اکسترود شدن فلز مذاب بسته نمی شود. این اکسیدهای فلزی بر روی سطح فلز مذاب در دهانه V شکل تشکیل می شوند. در دهانه V شکل، اگر سرعت نزدیک شدن لبه نوار فولادی کمتر از سرعت ذوب و سرعت ذوب بیشتر از سرعت تخلیه فلز مذاب باشد، پس از راس V- اکسید فلز مذاب تشکیل می شود. دهانه شکل ناحیه ای باریک به شکل فن از فلز و اکسیدهای فلزی. این فلزات مذاب و اکسیدهای فلزی نمی توانند پس از اکستروژن معمولی به طور کامل تخلیه شوند، بنابراین یک منطقه گنجاندن تشکیل می شود.
پس از صاف شدن و ترک خوردگی جوش، آخال ها به راحتی در محل شکستگی جوش دیده می شوند. در مقایسه با شکستگی فیبری جوش، آخال دارای شکستگی صاف و بدون درخشش فلزی است. چنین نقص هایی ممکن است به تنهایی یا به صورت زنجیره ای ظاهر شوند. هنگامی که زاویه باز شدن V شکل باریکتر می شود، برای مثال، زاویه کمتر از 4 درجه یا نسبت Mn/Si در نوار فولادی کمتر از 8:1 است، احتمال آخال ها افزایش می یابد. با این حال، نسبت Mn/Si نسبت به سایر عوامل مؤثر برای کنترل دشوارتر است.
اقدامات برای جلوگیری از شمول: الف. زاویه باز شدن V شکل را بین 4 تا 6 درجه کنترل کنید. ب نصب ابزار و تجهیزات قابل اعتماد برای اطمینان از طول دهانه V شکل پایدار. ج دمای جوش نسبتا پایین برای به دست آوردن کیفیت جوش بهتر. د از نسبت Mn/Si در ترکیب شیمیایی نوار فولادی کمتر از 8:1 اجتناب کنید (از کمتر از 4:1 در زمانی که نیاز به چقرمگی ضربه کم است خودداری کنید).
2. پیش قوس (اکسید سوخته سفید)
درست نیست که این نوع نقص را "اکسید" بنامیم زیرا هیچ ماده خارجی روی سطح همجوشی ساندویچ نشده است. در واقع، همجوشی ناکافی ناشی از پیش قوس است. معمولاً سوراخها یا زنگزدگیها در جلوی بالای دهانه V شکل میافتند و یک پل ایجاد میکنند و باعث اتصال کوتاه میشوند و باعث پرش جریان و ایجاد پدیده پیش قوس میشوند. جریان اتصال کوتاه فورا جهت جریان را تغییر می دهد و گرمای پورت V شکل را کاهش می دهد.
شنت آنی عیوب بسیار کوچکی ایجاد می کند و به طور کلی طول عیب از ضخامت دیواره بیشتر نمی شود. از شکستگی جوش می توانید یک صفحه روشن و صاف را مشاهده کنید که توسط شکستگی های فیبری احاطه شده است.
تولید لوله های جوش داده شده خلاء دارای زنگ زدگی یا سوراخ نیست که باعث اتصال کوتاه شود، اما زاویه باریک V شکل و ولتاژ بالا نیز می تواند باعث ایجاد پیش قوس شود. پدیده تخلیه قوس ناشی از ولتاژ بالا در لبه های دو نوار فولادی است که عیب یکسانی را ایجاد می کند.
اقدامات برای جلوگیری از عیوب قبل از قوس: الف. زاویه باز شدن V شکل را بین 4 تا 6 کنترل کنید. ب کاهش فرزهای برش لبه؛ ج درمان لبه مناسب برای کاهش آسیب لبه نوار فولادی؛ د آب خنک کننده را تمیز نگه دارید و به دهانه V شکل جریان ندهید.
3. همجوشی ناکافی (درزهای باز)
همانطور که از نام آن پیداست، لبه های دو نوار فولادی برای تشکیل یک جوش خوب به طور کامل ذوب نشده اند. لبه درز باز به رنگ آبی است که نشان می دهد نوار فولادی گرم شده است اما لبه های نوار فولادی صاف و صاف است و سطح جوش کاملاً ذوب نشده است. مستقیم ترین علت چنین عیوب گرمایش ناکافی جوش است، اما سایر عوامل مرتبط نیز باید در نظر گرفته شوند، مانند گرمای ورودی جوش، زاویه باز شدن V شکل و طول گرمایش V شکل، موقعیت نصب میله مغناطیسی و شرایط خنک کننده، اندازه سیم پیچ القایی. و غیره این عوامل می توانند به صورت جداگانه یا ترکیبی برای ایجاد نقص عمل کنند. اما گاهی اوقات حرارت ورودی مناسب باعث ایجاد درز نیز می شود. این به این دلیل است که مقدار اکستروژن کافی نیست، اکسیدها همچنان روی سطح فلز مذاب باقی می مانند و لبه ها ذوب می شوند اما با هم ذوب نمی شوند. پس از عبور جوش از طریق غلتک اکستروژن، نوار فولادی به عقب برگشته و شکاف را تشکیل می دهد.
اقدامات برای جلوگیری از همجوشی ناکافی: الف. حرارت ورودی جوشکاری را با خواص مواد و سرعت جوش مطابقت دهید. ب موقعیت میله مغناطیسی 3.18 میلی متر از مرکز غلتک اکستروژن بیشتر است. ج طول دهانه V شکل از طول قطر لوله تجاوز نمی کند. د دهانه V شکل زاویه از 7 درجه تجاوز نمی کند. ه. تفاوت بین قطر داخلی سیم پیچ القایی و قطر خارجی لوله فولادی بیشتر از 6.35 میلی متر نیست. f. عرض نوار فولادی مناسب است و نیازهای قطر لوله تولیدی را برآورده می کند.
4. همجوشی لبه ناکافی (امواج لبه)
دلیل همجوشی ناکافی در لبه جوش عدم وجود فلز در سطح جوش است. چنین عیوبی اغلب در بیرون یا داخل لبه نوار فولادی ظاهر می شوند یا شبیه به عیوب ناشی از اکسیدهای بیش از حد سوخته هستند. این نوع عیب در اثر له شدن و ترک خوردگی جوش در موقعیت ساعت 3 ایجاد می شود. سطح شکستگی صاف است و هیچ درخشندگی فلزی ندارد.
شکل دیگر ناشی از برآمدگی است که باعث می شود دمای بیرونی لبه نوار فولادی کمتر از داخل آن باشد. سطح شکستگی خاکستری نقره ای است. نقص برآمدگی نوعی اکسید بیش از حد سوخته و همجوشی ناکافی است.
اقدامات پیشگیرانه برای سوختن بیش از حد و همجوشی ناکافی: الف. لبه های نوارهای فولادی مستقیم و موازی هستند. ب از مقدار اکستروژن بیشتر استفاده کنید. ج اگر شکستگی ناشی از برآمدگی خاکستری نقره ای است، از ورودی گرمای جوشکاری بزرگتر استفاده کنید.
5. همجوشی ناکافی در وسط (جوش سرد در وسط)
پس از اینکه جوش ذوبی ناکافی آسیب دید، بخش میانی ضخامت دیواره به صورت نوار خاکستری نقره ای صاف با لبه های فیبری ظاهر می شود. این نوع عیب جوشکاری ناشی از قدرت مورد نیاز سرعت جوش بیش از توان نامی دستگاه جوش است و کل وجه انتهایی لبه نوار فولادی زمان کافی برای گرم شدن به دما و عمق گرمایش بهینه لازم را ندارد. جوش همجوشی ناکافی در وسط نیز ممکن است ناشی از تخلیه ناکافی و تخلیه ناقص فلز مذاب در سطح اتصال باشد.
برای جلوگیری از همجوشی ناکافی در قسمت میانی: الف. افزایش قدرت دستگاه جوش؛ ب مقدار اکستروژن جوش را افزایش دهید. ج طول دهانه V شکل را افزایش دهید یا سرعت جوش را کاهش دهید.
6. جوشکاری چسبنده (جوشکاری سرد)
عیوب جوش چسبنده را نمی توان با استفاده از روش های بازرسی فعلی تشخیص داد و بنابراین خطرناک ترین عیوب جوشکاری در جوشکاری فرکانس بالا هستند. سطح اتصال ایجاد شده توسط جوشکاری چسبی فاقد شکاف است، می تواند سیگنال های اولتراسونیک را منتقل کند و با تشخیص الکترومغناطیسی قابل تشخیص نیست. با این حال، در هنگام له شدن می ترکد و شکستگی صاف و شکننده است. در مقایسه با شکستگی جوش کاملا ذوب شده، کمی فیبری است. برخی از شکاف ها را می توان تشخیص داد. اگر بخش متالوگرافی عرضی را مشاهده کنید، می بینید که HAZ (منطقه متاثر از گرما) بسیار باریک است، خط همجوشی سفیدی وجود ندارد و زاویه افزایش خط جریان فلزی بسیار کوچک است. اقدامات برای جلوگیری از چسبندگی جوش: الف. برای مشخصات مختلف مواد و سرعت جوش، از قدرت جوش کافی استفاده کنید. ب اکستروژن کامل و افزایش عرض نوار فولادی.
7. جوش ریختگی (جوشکاری شکننده)
جوش ریخته گری به این معنی است که تمام فلز مذاب روی سطح اتصال تخلیه نمی شود و فلز ریخته شده روی سطح همجوشی حاوی اکسیدها و همچنین اکسیدهای بیش از حد سوخته است. مورفولوژی شکست با توجه به محتوای فلز ریخته گری باقی مانده تغییر می کند. اما بیشتر آنها مورفولوژی صاف و شکننده دارند. بررسی متالوگرافی نشان می دهد که فلز ریخته گری روی سطح پیوند وجود دارد. جوش های ریخته گری هنگام صاف شدن ترک می خورند. این نوع نقص دارای حرارت کافی برای ذوب لبه نوار است، اما فقط یک ذوب ساده.
اقدامات پیشگیرانه برای جوشکاری ریختگی: الف. افزایش تخلیه جوش؛ ب عرض نوار فولادی را افزایش دهید.
8. روزنه (سوراخ)
منافذ روی سطح اتصال جوش در اثر جوشکاری در دمای بالا اما تخلیه ناکافی ایجاد می شود و سطح شکستگی فیبری است. لکه های سفید روشن کروی به طور تصادفی در کل شکستگی توزیع می شوند. هنگامی که لکه های سفید روی دیواره بیرونی ظاهر می شوند، سطح لکه های سفید در اثر اکسیداسیون سیاه می شود. منافذ ریز قبل از برداشتن سوراخ های بیرونی دیده می شوند و بعد از برداشتن سوراخ های بیرونی روی خط همجوشی دیده می شوند. به روزنه
اقدامات برای جلوگیری از منافذ: الف. کاهش حرارت ورودی جوشکاری؛ ب مقدار اکستروژن را افزایش دهید.
9. جوشکاری پرشی
لحیم کاری پرشی به اشکال مختلفی انجام می شود. به طور معمول همانطور که در شکل 14 نشان داده شده است. این نوع عیوب دارای توزیع کمی منظم و پیوسته است. عیوب در سمت بیرونی ضخامت دیوار شبیه به عیوب موجی است و فاصله مضرب جدایی ناپذیر فرکانس توان (60HZ) است.
(1 اینچ=25.4 میلی متر، 1 فوت=304.8 میلی متر)
اقدامات برای جلوگیری از جوشکاری پرشی: الف. تجهیزات فیلتر برای جریان جوش را افزایش دهید. ب ولتاژ فاز ورودی را بررسی کنید. ج غلتک ها و شفت ها را بررسی کنید.
- پیشنهاداتی برای جلوگیری از نقص
در تولید واقعی، عیوب اغلب توسط اثر ترکیبی چندین عامل ایجاد می شود. یک دهانه V شکل باریک لزوماً اکسید سوخته تولید نمی کند مگر اینکه مقدار اکستروژن کمتر از نیاز عادی باشد. مقدار کم اکستروژن ممکن است ناشی از عرض شکاف کمی باریک نوار فولادی، سایش ابزار یا نصب نادرست تجهیزات باشد.
عیوب جوشکاری می تواند به دلایلی غیر از ناحیه جوش نیز ایجاد شود. به عنوان مثال، جوش سرد ممکن است باعث ایجاد حفره (تخلیه) در پمپ خنک کننده شود که نمی تواند میله آهنربا را کاملاً خنک کند. میله آهنربا فوراً گرم می شود و باعث می شود جریان روی پورت V شکل متمرکز شود. ضعیف شده، جریان در امتداد پشت لوله فولادی هدایت می شود، گرما در دهانه V شکل کاهش می یابد و جوش سرد رخ می دهد. قبل از اینکه پمپ خنک کننده به درستی کار نکند و میله مغناطیسی به طور کامل از کار بیفتد، افزایش حرارت ورودی جوش می تواند از بروز عیوب جوش سرد جلوگیری کند.
بهترین راه برای جلوگیری از عیوب، شناسایی علل اصلی عیوب و تلاش برای جمع آوری پارامترهای عملیاتی مختلف است که ممکن است باعث نقص شود. تعیین پارامترهای مربوطه مانند: عرض کار، سرعت جوش، جریان صفحه، فشار صفحه، جریان شبکه، مقدار اکستروژن و غیره بسیار سودمند است. مشاهده سوابق عملیاتی واقعی می تواند نوسانات غیرعادی را آشکار کند و همچنین در تجزیه و تحلیل علل عیوب بسیار مفید است. . در حین تولید، مقدار تنظیم شده ممکن است کمی بیشتر از مقدار نرمال باشد، اما چندین متغیر مرتبط به طور همزمان کمی از مقدار لازم فراتر رفته و نتیجه تجمعی برای ایجاد نقص کافی است.
- نتیجه
1. بیشتر عیوب جوشکاری ناشی از نصب یا تنظیم نادرست واحد است.
2. انتخاب یک برنامه تولید معقول، نظارت بر سوابق عملیات روزانه، و آموزش منظم جوشکارهای فرکانس بالا به کاهش عیوب کمک می کند.
3. بهبود کیفیت پیرایش و پردازش لبه و فرآیند ذخیره انرژی سیم پیچ، که به کاهش نقص آسیب لبه کمک می کند.
4. پیش تعمیر و نگهداری می تواند از عیوب ناشی از سایش یا آسیب ابزار جلوگیری کند.
