Come funziona la saldatura ad alta-frequenza
Nella saldatura ad alta-frequenza, il nastro di acciaio viene tagliato, svolto, livellato, saldato di testa-e formato in un tubo cilindrico grezzo. Il pezzo grezzo passa quindi attraverso una bobina di induzione o un punto di saldatura a contatto, dove la corrente indotta nei bordi del nastro li riscalda per resistenza. I bordi riscaldati vengono pressati insieme da rulli di compressione per formare la saldatura. Non viene aggiunto alcun metallo d'apporto o filo di saldatura, quindi il processo è essenzialmente una saldatura a forgiatura e la quantità di compressione è la variabile di controllo più importante. Se la compressione è corretta e stabile, sulla superficie di fusione non rimane alcun metallo fuso o ossido. La zona-influenzata dal calore ha una caratteristica forma a tamburo-e l'angolo di salita aerodinamico del metallo visibile sui campioni metallografici viene utilizzato per valutare il grado di ribaltamento.
I nove difetti comuni
1. Inclusioni (ossido nero bruciato).Gli ossidi metallici si formano nell'apertura a forma di V- e rimangono intrappolati sulla superficie di fusione invece di essere espulsi con il metallo fuso. La frattura è piatta senza lucentezza metallica e può apparire isolata o a catena. Il rischio aumenta quando l'angolo di apertura V- è inferiore a 4 gradi o il rapporto Mn/Si della striscia è inferiore a 8 a 1. Prevenzione: mantenere l'angolo di apertura V- tra 4 e 6 gradi, mantenere gli strumenti e le apparecchiature allineate, utilizzare una temperatura di saldatura relativamente bassa ed evitare rapporti Mn/Si inferiori a 8 a 1.
2. Pre-arco (ossido bianco sovracombusto).Bave o ruggine che cadono davanti all'apice dell'apertura a V-formano un ponte che cortocircuita-la corrente, provocando un salto dell'arco che riduce il riscaldamento in corrispondenza del giunto. Il difetto è piccolo, solitamente non più lungo dello spessore della parete, e appare come un piano luminoso circondato da una frattura fibrosa. Prevenzione: controllare l'angolo di apertura a V-tra 4 e 6 gradi, ridurre le sbavature di rifinitura dei bordi, proteggere i bordi delle strisce da eventuali danni e mantenere l'acqua di raffreddamento pulita e lontana dall'apertura a V-.
3. Fusione insufficiente (cucitura aperta).I bordi della striscia vengono riscaldati ma non completamente fusi, lasciando una fessura visibile; il bordo della cucitura aperta è bluastro, indicando il riscaldamento senza incollatura. La causa diretta è un apporto di calore di saldatura insufficiente, ma contribuiscono anche la quantità di compressione, la geometria dell'apertura a V-, la posizione dell'impedente e le condizioni di raffreddamento. Prevenzione: adattare l'apporto di calore al materiale e alla velocità, posizionare la ventola oltre il centro del rullo di compressione di circa 3,18 mm, mantenere la lunghezza dell'apertura a V-non superiore al diametro del tubo, mantenere l'angolo di apertura a V-entro 7 gradi, limitare lo spazio tra la bobina di induzione e il tubo a 6,35 mm e utilizzare una larghezza della striscia adatta al diametro del tubo.
4. Fusione dei bordi insufficiente (onde dei bordi).La fusione è incompleta sul bordo esterno o interno della giuntura, spesso causata dallo schiacciamento e dalla rottura della saldatura o da un rigonfiamento che lascia il bordo esterno più freddo di quello interno. La frattura è piatta senza lucentezza metallica, oppure grigio argento-nella forma rigonfia. Prevenzione: mantenere i bordi della striscia diritti e paralleli, utilizzare una maggiore quantità di compressione e aumentare l'apporto di calore quando la frattura del rigonfiamento è grigio argento-.
5. Fusione insufficiente della parete centrale- (saldatura a freddo al centro).La parte centrale dello spessore della parete mostra una fascia piatta grigio argento- con bordi fibrosi dopo il cedimento, causato da una potenza di saldatura insufficiente per la velocità della linea o da uno scarico incompleto del metallo fuso. Prevenzione: aumentare la potenza della saldatrice, aumentare la compressione, allungare l'apertura a V-o ridurre la velocità di saldatura.
6. Saldatura adesiva (saldatura a freddo).Le superfici articolari vengono premute insieme senza una vera fusione. Questo difetto è il più pericoloso perché trasmette segnali ultrasonici e non può essere rilevato dai test elettromagnetici; si rompe sotto l'appiattimento con una frattura piatta e fragile. L'esame metallografico mostra una zona termicamente-influenzata molto stretta, nessuna linea di fusione bianca e un piccolo angolo di salita della linea aerodinamica. Prevenzione: utilizzare una potenza di saldatura sufficiente per il materiale e la velocità, garantire una compressione completa e aumentare la larghezza della striscia.
7. Saldatura fusa (saldatura fragile).Il metallo fuso rimane sulla superficie di fusione invece di essere espulso, lasciando il metallo fuso contenente ossidi; la frattura è piatta e fragile e si incrina quando viene appiattita. Prevenzione: aumentare la portata di saldatura e la larghezza della striscia.
8. Porosità (fori di spillo).I pori sulla superficie del giunto sono causati dall'elevata temperatura di saldatura con scarica insufficiente; la frattura è fibrosa con macchie bianche luminose distribuite su di essa. Prevenzione: ridurre l'apporto termico di saldatura e aumentare la compressione.
9. Salto di saldatura.Difetti regolarmente spaziati ad intervalli pari ad un multiplo della frequenza industriale di 60 Hz, che appaiono come discontinuità ondulate sulla parete esterna. Prevenzione: migliorare il filtraggio della corrente di saldatura, verificare la tensione di fase in ingresso, ispezionare rulli e alberi.
Analisi delle cause-radice nella pratica
I difetti nella produzione effettiva sono solitamente il risultato combinato di diversi fattori. Un'apertura a V-stretta non produce necessariamente ossido bruciato a meno che la compressione non sia inferiore al normale requisito e una piccola compressione può derivare da una larghezza di taglio leggermente ridotta, da utensili usurati o da un'installazione non corretta dell'attrezzatura. Alcune cause si trovano all'esterno dell'area di saldatura: ad esempio, la cavitazione nella pompa di raffreddamento può lasciare la girante sotto-raffreddata, la girante si riscalda istantaneamente, la corrente si concentra meno nell'apertura a V-e si ottiene una saldatura fredda. La pratica più efficace è identificare sistematicamente le cause profonde e registrare parametri operativi quali larghezza di lavoro del nastro, velocità di saldatura, flusso e pressione del refrigerante, flusso della griglia e quantità di compressione, quindi monitorare le registrazioni per eventuali fluttuazioni anomale.
Controllo qualità preventivo
La maggior parte dei difetti di saldatura possono essere ricondotti a un'installazione o una regolazione impropria dell'unità di formatura e saldatura. Un piano di produzione affidabile, il monitoraggio quotidiano dei registri operativi, la formazione regolare dei saldatori ad alta-frequenza, una migliore rifinitura e lavorazione dei bordi, un corretto stoccaggio delle bobine e la manutenzione preventiva degli utensili riducono tutti i tassi di difettosità. Insieme, queste misure mantengono costante la qualità della giunzione e riducono al minimo gli scarti e le rilavorazioni sulla linea di tubi saldati ad alta-frequenza.
Domande frequenti
Quale-difetto di saldatura ad alta frequenza è il più pericoloso?Saldatura appiccicosa o saldatura a freddo, perché il giunto trasmette segnali ultrasonici e supera i test elettromagnetici pur rimanendo non fuso, quindi si rivela solo sotto appiattimento o in servizio.
Cosa indica l'angolo di salita della linea aerodinamica del metallo?Riflette il grado di ricalcatura durante la saldatura; un angolo di salita molto piccolo è indice di una compressione insufficiente e di una possibile saldatura a freddo.
Perché un angolo di apertura a V-stretto aumenta il rischio di inclusione?Quando l'angolo è inferiore a circa 4 gradi, il metallo fuso e gli ossidi non possono essere espulsi completamente attraverso il giunto, quindi rimangono intrappolati sulla superficie di fusione come inclusioni.
È possibile eliminare la saldatura per salto mediante la manutenzione della macchina?Per lo più sì. La saldatura per salto è collegata al filtraggio della corrente e alle condizioni meccaniche, quindi l'aggiornamento delle apparecchiature di filtraggio della corrente, il controllo della tensione di fase in ingresso e l'ispezione di rulli e alberi risolvono le cause più comuni.
Perché la zona-alterata dal calore è più scura del metallo di base?Il carbonio si diffonde verso i bordi del nastro durante la saldatura; il carbonio vicino al bordo viene ossidato a CO o CO2 e il ferro decarburato rimanente appare più chiaro, mentre la zona arricchita di carbonio-appare più scura nella parte-a forma di tamburo attorno alla cucitura.
