高頻焊管生產(chǎn)中操作對(duì)焊接質(zhì)量的影響
1 輸入熱量?
因?yàn)楹附庸に嚨闹饕獏?shù)之一,即焊接電流(或焊接溫度)難以測(cè)量,所以用輸入熱量來(lái)代替,而輸入熱量又可用振蕩器輸出功率來(lái)表示:
N = Ep·Ip
式中 N——輸出功率,kW;
??Ep——屏壓,kV;
??Ip——屏流,A〔1〕?。
當(dāng)振蕩器、感應(yīng)器和阻抗器確定后,振蕩管槽路、輸出變壓器、感應(yīng)器的效率也就確定了,輸入功率的變化同輸入熱量的變化大致是成比例的。
當(dāng)輸入熱量不足時(shí),被加熱邊緣達(dá)不到焊接溫度,仍保持固態(tài)組織而焊不上,形成焊合裂縫;當(dāng)輸入熱量大時(shí),被加熱邊緣超過(guò)焊接溫度易產(chǎn)生過(guò)熱,甚至過(guò)燒,受力后產(chǎn)生開裂;當(dāng)輸入熱量過(guò)大時(shí),焊接溫度過(guò)高,使焊縫擊穿,造成熔化金屬飛濺,形成孔洞。熔化焊接溫度一般在1350～1400℃為宜。
2 焊接壓力?
焊接壓力是焊接工藝的主要參數(shù)之一,管坯的兩邊緣加熱到焊接溫度后,在擠壓力作用下形成共同的金屬晶粒即相互結(jié)晶而產(chǎn)生焊接。焊接壓力的大小影響著焊縫的強(qiáng)度和韌性。若所施加的焊接壓力小,使金屬焊接邊緣不能充分壓合,焊縫中殘留的非金屬夾雜物和金屬氧化物因壓力小不易排出,焊縫強(qiáng)度降低,受力后易開裂;壓力過(guò)大時(shí),達(dá)到焊接溫度的金屬大部分被擠出,不但降低焊縫強(qiáng)度,而且產(chǎn)生內(nèi)外毛刺過(guò)大或搭焊等缺陷。因此應(yīng)根據(jù)不同的品種規(guī)格在實(shí)際中求得與之相適應(yīng)的最佳焊接壓力。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)單位焊接壓力一般為20~40MPa。?
由于管坯寬度及厚度可能存在的公差,以及焊接溫度和焊接速度的波動(dòng),都有可能涉及到焊接擠壓力的變化。焊接擠壓量一般通過(guò)調(diào)整擠壓輥之間的距離進(jìn)行控制,也可以用擠壓輥前后管筒周差來(lái)控制。
3 焊接速度?
焊接速度也是焊接工藝主要參數(shù)之一,它與加熱制度、焊縫變形速度以及相互結(jié)晶速度有關(guān)。在高頻焊管時(shí),焊接質(zhì)量隨焊接速度的加快而提高。這是因?yàn)榧訜釙r(shí)間的縮短使邊緣加熱區(qū)寬度變窄,縮短了形成金屬氧化物的時(shí)間,如果焊接速度降低時(shí),不僅加熱區(qū)變寬,而且熔化區(qū)寬度隨輸入熱量的變化而變化,形成內(nèi)毛刺較大。在低速焊時(shí),輸入熱量少使焊接困難,若不符合規(guī)定值時(shí)易產(chǎn)生缺陷。?
因此在高頻焊管時(shí),應(yīng)在機(jī)組的機(jī)械設(shè)備和焊接裝置所允許的最大速度下,根據(jù)不同規(guī)格品種選擇合適的焊速。
4 開口角?
開口角是指擠壓輥前管坯兩邊緣的夾角,開口角的大小與燒化過(guò)程的穩(wěn)定性有關(guān),對(duì)焊接質(zhì)量的影響很大。?
減小開口角時(shí),邊緣之間的距離也減小,從而使鄰近效應(yīng)加強(qiáng),在其它條件相同的情況下便可增大邊緣的加熱溫度,從而提高焊接速度。開口角如果過(guò)小時(shí),將使會(huì)合點(diǎn)到擠壓輥中心線的距離加長(zhǎng),從而導(dǎo)致邊緣并非在最高溫度下受到擠壓,這樣便使焊接質(zhì)量降低,功率消耗增加。?
實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明,可移動(dòng)導(dǎo)向輥的縱向位置來(lái)調(diào)整開口角大小,通常在2～6°之間變化。在導(dǎo)向輥不能縱向調(diào)整的情況下,可用導(dǎo)向環(huán)厚度或壓下封閉孔型來(lái)調(diào)整開口角的大小。
5 感應(yīng)器及阻抗器的放置位置
5.1感應(yīng)器的放置位置
?感應(yīng)器的放置位置(距擠壓輥中心線的距離)對(duì)焊接質(zhì)量影響很大。距擠壓輥中心線較遠(yuǎn)時(shí),有效加熱時(shí)間長(zhǎng),熱影響區(qū)寬,使焊縫強(qiáng)度降低;反之邊緣加熱不足,也使焊縫強(qiáng)度降低。感應(yīng)器應(yīng)與管同心放置,其前端與擠壓輥中心線距離大約等于或小于管徑(小管是1.5倍的管徑)為最佳狀態(tài)。
5.2 阻抗器的放置位置
阻抗器(磁棒)的放置位置不但對(duì)焊接速度有很大影響,而且對(duì)焊接質(zhì)量也有影響。如圖2所示[2]。
? 實(shí)踐證明,阻抗器前端位置正好在擠壓輥中心線處時(shí),擴(kuò)口強(qiáng)度和壓扁強(qiáng)度最好。當(dāng)超過(guò)擠壓輥中心線伸向定徑機(jī)一側(cè)時(shí),擴(kuò)口強(qiáng)度和壓偏強(qiáng)度明顯下降。不到中心線而在成型機(jī)一側(cè)時(shí),也使焊接強(qiáng)度降低。最佳位置即阻抗器放在感應(yīng)器下面的管坯內(nèi),其頭部與擠壓輥中心線重合或向成型方向調(diào)節(jié)20~40mm,能增加管內(nèi)背阻抗,減少其循環(huán)電流損失,提高焊接電壓。在用單匝感應(yīng)器時(shí),在感應(yīng)器左右兩邊各掛一個(gè)小阻抗器,這樣既增加了焊縫磁場(chǎng),還使管坯邊緣鄰近效應(yīng)加強(qiáng),焊速每分鐘可提高4~5m。?
6 管坯的幾何尺寸及形狀要求
6.1焊管坯的幾何尺寸
管坯的寬度和厚度偏差大,會(huì)改變邊緣的加熱溫度和擠壓量,合格的產(chǎn)品必須要求管坯的寬度和厚度在公差范圍之內(nèi)。
6.2管坯形狀及相接形式
如果管坯邊緣存在撓曲、鐮刀彎及波皺等現(xiàn)象,通過(guò)成型機(jī)時(shí)就會(huì)偏離孔型中心,造成帶鋼兩邊彎曲。軋輥調(diào)整不良也會(huì)造成帶鋼跑偏或管坯扭曲等缺陷,造成影響焊接質(zhì)量或根本無(wú)法焊接的后果。
管坯兩端焊接時(shí)要求兩端全部厚度相接,管坯兩邊緣不但要平直而且要平行?？v剪帶鋼時(shí)圓盤剪刃間隙過(guò)大或刀刃磨損嚴(yán)重造成帶鋼邊緣毛刺過(guò)大,也易產(chǎn)生焊接后裂紋。
7.帶鋼邊緣質(zhì)量
帶鋼邊緣質(zhì)量的好壞將影響高頻感應(yīng)的加熱結(jié)果，從而影響焊縫的質(zhì)量。在管坯成型后應(yīng)保證帶鋼兩邊緣平行，否則會(huì)出現(xiàn)尖角效應(yīng)，從而影響焊縫質(zhì)量。