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精密焊管生産中的關鍵技術
汽車焊管_精密焊管-无锡永真金属制品有限公司   2018-10-11 17:50:30 作者:SystemMaster 来源: 文字大小:[][][]

精密焊管生産中的關鍵技術
精密焊管比一般焊管幾何尺寸精確,焊縫與內外表面質量優良,壁厚均勻,可直接或經少量加工用于設備構件中,在化工、紡織機械、航空、儀表、汽車等部門中得到廣泛應用。
對原料材質的質量要求:
精密焊管的原材料,除必須達到普通高頻電焊鋼管原材料的基本要求外,還須滿足以下幾方的要求:
1化学成份:  冶炼时,重点是提高钢的纯净度,减少钢中的非金属夹杂物的含量,硫和磷含量要小于0.03%,为了适应后步冷变形加工,硫含量最好不要超过0.02%,因此要严格控制钢的化学成份。同时为保证产品具有良好的力学性能,冷弯、焊接等工艺性能,还需适当增加一-些Nb、Ni、 V等元素。
一、結構鋼牌號及化學成分
1、普通碳系結構鋼牌號及化學成分

2钢带形状和尺寸:  钢带轧制时,应采用AGC和板形控制系统,提高钢带厚度精度和板形精度。同时还要采用控制冷却方法,提高钢带的强韧性。纵剪钢带宽度尺寸精度要求要控制,钢带边缘要无压痕和毛刺,  以提高焊接质量。
3钢带表面的锈蚀:   钢带表面的黄锈为氧化铁的结晶水,在焊接过程中,高温会使其中的氧氢折出,如不能排出,存在于焊缝之中,易产生气孔微裂纹,改变组织结构,降低材料塑性,降低延伸率,所以要避免钢带表面锈蚀。

二、  焊管成形工艺:
焊管成形工艺,即焊管机组成形及定径部分孔型设计和调整方法均会直接影响焊接质量的优劣。传统的成形工艺为辊式成形工艺,有单半径,双半径; W反弯法成形孔型体系,加上二辊、三辊、四辊或五辊挤压辊,二辊或四辊定径来保证成形质量。此种传统辊式成形工艺,大都用于直径小于φ 114mm的焊管机组。美国的排辊成形工艺、奥钢联的CTA成形技术,日本中田的FF或FFX柔性成形技术等,对成形后的焊口形状和良好的表面质量都有较好的保证,适用于规格范围更广的焊管机组。各种成形工艺技术,有不同优缺点,适合不同的条件,根据产品大纲、产品用途应在设备选型时慎重考虑、以选择不同的成形工艺技术。
为了减少弹性变形,对于精密焊管机组加工变形道次都比普通焊管道次相应增加2~ 3道次。在变形安排上,应减少初始时变形角度,保证稳定的咬入,中间弯形角度适当加大,后部变形适当减少,增加变形道次不仅仅是减少变形力,还可使带钢有释放表面应力的机会,让表面应力增加的梯度缓慢,可以避免出现裂纹。在调整过程中,首先应保证垂直中心线的各道次统一- ,以中心作为基轴,找准定位尺寸及中间套,在水平线的位置上,应按照工艺安排,形成上山线(下山线)平直线,不能出现曲线跳动。在没有穿带前,就应该调整好各机架的孔型形状,测量各道次尺寸,保证产品稳定进入各机架。在调整中要均衡受力,不可以在一个机架上强行变形,保证提升角稳定均匀变化。
精密焊管生産中,控制並調整好焊管機組成型及定徑機座設備積累誤差和軋輥彈跳量是較陳舊的焊管機組也能生産精密焊管的關鍵。

三、焊縫毛刺的形成和清除:
通過高頻電流集膚效應和鄰近效應,電流集中在焊縫處加熱至熔融狀態,經擠壓輥側向加壓焊接時,受擠壓力作用,多余的金屬和氧化物堆積于焊縫,上部形成外表面毛刺;受擠壓力和重力的共同作用,另一些多余金屬和氧化物沿鋼管軸線方向在內側下垂形成內毛刺。
毛刺宽度通常在0.5~3mm左右,内毛刺高度是不均的,一般为0.2~0.6mm,个别高度可达1mm以上。外毛刺- -般用刨削法清除,而内毛刺在钢管内空间小,清除技术难度增加。由于内毛刺的存在,当钢管再进行冷拔或冷轧精加工时,会在钢管内表面形成裂纹、折叠或划痕。因此对于精密焊管,不清除内毛刺就无法达到内表面质量要求,也无法进行后步工序加工。
外毛刺清除裝置有一-把刨刀和二把刨刀型式,用一把刨刀要停機換刀,而用二把刨刀清除毛刺,換刀可不需停機。清除內毛刺技術難度大,由于去內毛刺的專用裝置在鋼管內部,工作環境很差,看不見,摸不到,它受到帶鋼精度、機組設備精度、成形工藝、焊縫形狀等影響,往往得不到保證。
清除內毛刺,通常是在連續焊管生産線上清除,也可以采用離線方法清除。清除內毛刺方法,目前主要有以下幾種方法:
切削法:該方法是利用伸進管內固定刀刃或旋轉切削頭,對毛刺進行切削。
輾壓法:該方法是利用伸進管內的滾壓裝置,使內毛刺産生塑性變形,達到減薄內毛刺高度的效果。
氧化法:鋼管焊接開始時,用通氣噴嘴向內焊縫噴射氧氣流,利用焊縫焊接余熱,使內毛刺加速氧化,並在氣流沖出下脫落。
拉拔法:鋼管通過模具時,在浮動塞的環形刀刃作用下,清除鋼管內毛刺。

 四、焊縫熱處理:
高頻焊接鋼管的焊接過程是在加熱速度快和冷卻速度高的情況下進行的,急劇的溫度變化造成一定的焊接應力,焊縫的組織也發生變化,沿焊縫的焊接中心區域內組織是低碳馬氏體和小面積的自由鐵素體;過渡區域是由鐵素體和粒狀珠光體組成;而母體組織是鐵素體、珠光體。因此鋼管的性能由于焊縫處與母體金相顯微組織差異,導致焊縫處強度指標提高,而塑性指標降低,工藝性能惡化。爲了改變鋼管使用性能,必須采用熱處理來消除焊縫與母體金屬的顯微組織差異,使粗大的晶粒細化,組織均勻,清除在冷成形及焊接時産生應力,保證焊縫質量和鋼管的工藝和力學性能,並使之適應後步冷加工序的生産要求。
精密焊管熱處理工藝,一般有兩種:
(1)退火:主要是消除焊接應力狀態和加工硬化現象,改善焊管的焊縫塑性。加熱溫度在相變點以下。
(2)正火(常化处理) :主要是改善焊管力学性能的不均匀性,使母体金属与焊缝处金属力学性能相接近,尽善金属显微组织、细化晶粒。加热温度在相变点以上某一点经过空冷 。
根據精密焊管不同的使用要求又可以分焊縫熱處理和整體熱處理。
1焊縫熱處理:又可分爲在線熱處理和離線熱處理
焊缝热处理:在钢管焊接后,使用一-组中频条状感应加热装置在焊缝部位沿轴向进行热处理,经空冷和水冷后直接定径。此种方法仅对焊缝区加热,不涉及钢管基体,  以改善焊缝组织,消除焊接应力为目标,无需固定加热炉。焊缝在长方形感应器下加热,该装置备有温度测定器自动跟踪装置,当焊缝偏转时能自动对中并进行温度补续,还能利用焊接余热,节约能源,其最大不足是加热区和非加热区温度差会导致明显的残余应力,而且作业线较长。
2整體熱處理:又可分爲在線熱處理和離線熱處理
在线热处理:  在钢管焊接后,使用二组或更多的中频环形感应加热装置,对全管进行加热,在短时间内加热至常化所需温度900~920C,保温一定时间,空冷至400C以下后正常冷却,使全管组织得到改善。

五、無損檢測:
精密焊管制造过程中的各种缺陷,一般都能在生产中通过压扁、扩口或水压試驗时发现,但也有部分缺陷,尤其是内在缺陷,目检难以发现和判断,但可能会在使用过程中或以后的冷加工时出现。因此在生产线上设置无损检测及时发现产品的缺陷是十分必要的。从焊管机组生产效率高的角度考虑,可避免产生批量性低质量焊管,对出厂成品质量及后步冷加工质量也能起到保证作用。
用于鋼管的無損檢測有多種方法,焊接精密鋼管常用的主要有超聲波、渦流或漏磁探傷等。渦流探傷適用于金屬材料的表面缺陷和接近表面的缺陷檢測;漏磁探傷用于表面缺陷和一定深度的內部缺陷。超聲波探傷能發現細長的缺陷,對焊縫頂部未焊透,潛藏的裂紋及焊縫中心熱影響區伸展的裂紋能正確發現並確定其位置。通過無損探傷,檢測焊管焊縫未焊透,未熔化、夾渣、氣泡、收縮裂紋,內外表面的橫向縱向條狀和分層。
無損探傷檢查有兩個層次,第一層次是放在定徑段即在線探傷,作用是監測焊縫質量;第二層次是對成品鋼管的無損檢測,要求對全管進行檢測,以確保産品質量。

 六、對焊管機組設備要求:
精密焊接鋼管具有比一般焊接鋼管幾何尺寸精密,焊縫與內外表面質量優良,壁厚均勻等特點。因此,精密焊接鋼管在生産中,對焊管成型機組及其配套設備有以下要求:
1高刚度、高强度的成型与定径机座:  为了减少焊管机组在最大负荷运行中强塑变形,使每个机座总的积累误差,弹性变形量减少,以提高精密焊管的尺寸精度。因此必需提高机架、平辊轴、轴承座、压下压,上机械等刚度和强度和机加工精度。在设备选型时,要选择重型配置焊管机组及其配套设施。
2增加成型机座2 ~ 3座:  为了减少弹性变形,加工道次要相应增加。通常精密焊管机组成形变形加工道次比普通焊管机组增加2 ~ 3道次,因此成型机座要增加2~ 3个机座。
3为保证机组轧制中心线(垂直中心线)各机座道次统- - ,以中心做好基轴,两侧定位尺寸及中间套要精确。机组要有精确的定位基准。在水平线的位置上,应按照工艺要求形成上山线(下山线)或平直线,以保证不能出现曲线波动,因此要求机座需要配置压上、压下机械,便于调整。
4軋輥模具的強度、韌性、耐磨性、表面光潔度、尺寸精度、硬度等要求高,硬度要均勻。
5焊管機組要配置潤滑劑循環裝置,冷卻和潤滑軋輥,以減少在軋輥變形鋼帶,上表面應力,防止表面劃傷,減少微裂紋。

 
 
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