高頻焊管生產(chǎn)中操作對焊接質(zhì)量影響

1 輸入熱量?

因為焊接工藝的主要參數(shù)之一,即焊接電流(或焊接溫度)難以測量,所以用輸入熱量來代替,而輸入熱量又可用振蕩器輸出功率來表示:

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,被加熱邊緣達不到焊接溫度,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,被加熱邊緣超過焊接溫度易產(chǎn)生過熱,甚至過燒,受力后產(chǎn)生開裂;當(dāng)輸入熱量過大時,焊接溫度過高,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,焊縫強度降低,受力后易開裂;壓力過大時,達到焊接溫度的金屬大部分被擠出,不但降低焊縫強度,而且產(chǎn)生內(nèi)外毛刺過大或搭焊等缺陷。因此應(yīng)根據(jù)不同的品種規(guī)格在實際中求得與之相適應(yīng)的佳焊接壓力。根據(jù)實踐經(jīng)驗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,都有可能涉及到焊接擠壓力的變化。焊接擠壓量一般通過調(diào)整擠壓輥之間的距離進行控制,也可以用擠壓輥前后管筒周差來控制。

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,焊接質(zhì)量隨焊接速度的加快而提高。這是因為加熱時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間,如果焊接速度降低時,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,輸入熱量少使焊接困難,若不符合規(guī)定值時易產(chǎn)生缺陷。?

因此在高頻焊管時,應(yīng)在機組的機械設(shè)備和焊接裝置所允許的大速度下,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程的穩(wěn)定性有關(guān),對焊接質(zhì)量的影響很大。?

減小開口角時,邊緣之間的距離也減小,從而使鄰近效應(yīng)加強,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。開口角如果過小時,將使會合點到擠壓輥中心線的距離加長,從而導(dǎo)致邊緣并非在高溫度下受到擠壓,這樣便使焊接質(zhì)量降低,功率消耗增加。?

實際生產(chǎn)經(jīng)驗表明,可移動導(dǎo)向輥的縱向位置來調(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)對焊接質(zhì)量影響很大。距擠壓輥中心線較遠時,有效加熱時間長,熱影響區(qū)寬,使焊縫強度降低;反之邊緣加熱不足,也使焊縫強度降低。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)的放置位置不但對焊接速度有很大影響,而且對焊接質(zhì)量也有影響。如圖2所示[2]。

實踐證明,阻抗器前端位置正好在擠壓輥中心線處時,擴口強度和壓扁強度好。當(dāng)超過擠壓輥中心線伸向定徑機一側(cè)時,擴口強度和壓偏強度明顯下降。不到中心線而在成型機一側(cè)時,也使焊接強度降低。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,在感應(yīng)器左右兩邊各掛一個小阻抗器,這樣既增加了焊縫磁場,還使管坯邊緣鄰近效應(yīng)加強,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,通過成型機時就會偏離孔型中心,造成帶鋼兩邊彎曲。軋輥調(diào)整不良也會造成帶鋼跑偏或管坯扭曲等缺陷,造成影響焊接質(zhì)量或根本無法焊接的后果。

管坯兩端焊接時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剪帶鋼時圓盤剪刃間隙過大或刀刃磨損嚴(yán)重造成帶鋼邊緣毛刺過大,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，否則會出現(xiàn)尖角效應(yīng)，從而影響焊縫質(zhì)量。