Indukciós előmelegítés hegesztés előtt feszültségoldó fűtőtesthez
Miért használjunk indukciós előmelegítést hegesztés előtt?
Az indukciós előmelegítés lelassíthatja a hűtési sebességet a hegesztés után. Előnyös, ha a hegesztési varratban lévő diffúz hidrogént elkerüljük, és elkerüljük a hidrogén okozta repedéseket. Ugyanakkor csökkenti a hegesztési tömítést és a hő által érintett zóna keményedési szintjét, a hegesztett kötés repedésállósága javul.
Az indukciós előmelegítés csökkentheti a hegesztési feszültséget. A hegesztők közötti hőmérséklet-különbség (más néven hőmérséklet-gradiens) a hegesztési területen egyenletesen helyi vagy teljes indukciós előmelegítéssel csökkenthető. Ezáltal egyrészt csökken a hegesztési feszültség, másrészt csökken a hegesztési feszültség, ami jót tesz a hegesztési repedések elkerülésének.
Az indukciós előmelegítés csökkentheti a hegesztett szerkezetek kényszerfokát, különösen nyilvánvaló a szögcsukló kényszerének csökkentése. Az indukciós előmelegítés hőmérsékletének növekedésével a repedés előfordulása csökken.
Indukciós előmelegítési hőmérséklet és rétegközi hőmérséklet (Megjegyzés: ha többrétegű és többmenetes hegesztést végeznek a varraton, az elülső varrat legalacsonyabb hőmérsékletét rétegközi hőmérsékletnek nevezzük az utóhegesztéskor. Az indukciós előmelegítő hegesztést igénylő anyagoknál , ha többrétegű hegesztésre van szükség, akkor a rétegközi hőmérséklet legyen egyenlő vagy valamivel magasabb, mint az indukciós előmelegítési hőmérséklet Ha a rétegközi hőmérséklet alacsonyabb, mint az indukciós előmelegítés, akkor ismét indukciós előmelegítést kell végezni.
Ezenkívül az indukciós előmelegítési hőmérséklet egyenletessége az acéllemez vastagsága irányában és a hegesztési területen fontos hatással van a hegesztési feszültség csökkentésére. A helyi indukciós előmelegítés szélességét a hegesztő kényszere alapján kell meghatározni, általában a hegesztési zóna körüli falvastagság háromszorosa, de legalább 150-200 mm. Ha az indukciós előmelegítés nem egyenletes, nemcsak a hegesztési feszültséget nem csökkenti, hanem növeli a hegesztési feszültséget.
Hogyan találjuk meg a megfelelő indukciós előmelegítési megoldást?
A megfelelő indukciós előmelegítő berendezés kiválasztásakor elsősorban a következő szempontokat vegye figyelembe:
A fűtött munkadarab alakja és mérete: Nagy munkadarab, rúd anyaga, tömör anyag, relatív teljesítményű, alacsony frekvenciájú indukciós fűtőberendezést kell választani; Ha a munkadarab kicsi, cső, lemez, fogaskerék stb., akkor alacsony relatív teljesítményű és nagy frekvenciájú indukciós előmelegítő berendezést kell választani.
A fűtendő mélység és terület: Mély fűtési mélység, nagy terület, teljes fűtés, nagy teljesítményű, alacsony frekvenciájú indukciós fűtőberendezést kell választani; Sekély fűtési mélység, kis terület, helyi fűtés, viszonylag kis teljesítmény kiválasztása, nagyfrekvenciás indukciós előmelegítő berendezés.
A szükséges fűtési sebesség: Ha a fűtési sebesség gyors, akkor a viszonylag nagy teljesítményű és viszonylag nagy frekvenciájú indukciós fűtőberendezést kell választani.
Berendezés folyamatos üzemidő: A folyamatos üzemidő hosszú, viszonylag válasszon valamivel nagyobb teljesítményű indukciós előmelegítő berendezést.
Távolság az indukciós fűtőfej és az indukciós gép között: Hosszú csatlakozás, még vízhűtéses kábelcsatlakozás használata esetén is viszonylag nagy teljesítményű indukciós előmelegítő gépnek kell lennie.
Indukciós fűtés: hogyan működik?
Indukciós fűtési rendszerek érintésmentes fűtést használjon. Inkább elektromágneses úton indukálják a hőt, mintsem egy résszel érintkező fűtőelemet használnak hővezetésre, mint ahogy az ellenállásfűtés is. Az indukciós fűtés inkább mikrohullámú sütőhöz hasonlít – a készülék hűvös marad, miközben az étel belülről sül meg.
Egy ipari példában indukciós, nagyfrekvenciás mágneses térbe helyezve hő indukálódik az alkatrészben. A mágneses mező örvényáramot hoz létre az alkatrész belsejében, gerjeszti az alkatrész molekuláit és hőt termel. Mivel a melegítés valamivel a fémfelület alatt történik, a hő nem vész kárba.
Az indukciós fűtés hasonlósága az ellenállásfűtéshez, hogy vezetésre van szükség a szakaszon vagy részen keresztül történő melegítéshez. Az egyetlen különbség a hőforrás és a szerszám hőmérséklete. Az indukciós folyamat az alkatrészen belül, az ellenállási folyamat pedig az alkatrész felületén melegszik fel. A fűtési mélység a frekvenciától függ. A nagyfrekvenciás (pl. 50 kHz) a felülethez közel, míg a kisfrekvenciás (pl. 60 Hz) mélyebben behatol az alkatrészbe, akár 3 mm mélyre helyezve a fűtőforrást, ami lehetővé teszi a vastagabb részek felmelegedését. Az indukciós tekercs nem melegszik fel, mert a vezető nagy a szállított áramhoz. Más szóval, a tekercsnek nem kell felmelegednie a munkadarab felmelegítéséhez.
Indukciós fűtési rendszer alkatrészei
Az indukciós fűtési rendszerek az alkalmazási követelményektől függően lehetnek levegő- vagy folyadékhűtésesek. Mindkét rendszerben közös kulcselem az indukciós tekercs, amelyet az alkatrészen belüli hőtermelésre használnak.
Léghűtéses rendszer. Egy tipikus léghűtéses rendszer egy áramforrásból, indukciós takaróból és a kapcsolódó kábelekből áll. Az indukciós takaró egy indukciós tekercsből áll, amelyet szigetelés vesz körül, és egy magas hőmérsékletű, cserélhető Kevlar hüvelybe varrva.
Az ilyen típusú indukciós rendszer tartalmazhat egy vezérlőt a hőmérséklet figyelésére és automatikus szabályozására. Szabályozóval nem rendelkező rendszerhez hőmérséklet-jelzőt kell használni. A rendszer tartalmazhat egy távoli be-ki kapcsolót is. A léghűtéses rendszerek 400 F-ig használhatók, csak előmelegítő rendszernek jelölve.
Folyadékhűtéses rendszer. Mivel a folyadék hatékonyabban hűt, mint a levegő, ez a fajta indukciós fűtési rendszer alkalmas magasabb hőmérsékletet igénylő alkalmazásokhoz, mint például a magas hőmérsékletű előmelegítés és a stresszoldás. A fő különbségek a léghűtéses rendszerekhez képest a vízhűtő hozzáadása és a rugalmas, folyadékhűtéses tömlő használata, amelyben az indukciós tekercs található. A folyadékhűtéses rendszerek általában hőmérséklet-szabályozót és beépített hőmérséklet-rögzítőt is használnak, amelyek különösen fontosak a feszültségoldó alkalmazásokban.
A tipikus feszültségoldó eljáráshoz 600-800 F-ra kell lépni, majd rámpát kell emelni vagy szabályozott hőmérsékletet kell emelni körülbelül 1,250 fokos áztatási hőmérsékletre. Egy tartási idő után az alkatrészt 600 és 800 fok közötti hőmérsékletre szabályozzák. A hőmérséklet-rögzítő adatokat gyűjt az alkatrész tényleges hőmérsékleti profiljáról egy hőelem bemenet alapján, amely minőségbiztosítási követelmény a feszültségoldó alkalmazásoknál. A tényleges eljárást a munka típusa és az alkalmazandó kód határozza meg.
Az indukciós fűtés előnyei
Az indukciós fűtés számos előnnyel jár, beleértve a jó hő egyenletességet és minőséget, a rövidebb ciklusidőt és a hosszú élettartamú fogyóeszközöket. Az indukciós fűtés biztonságos, megbízható, könnyen használható, energiatakarékos és sokoldalú.
Egységesség és minőség. Az indukciós fűtés nem különösebben érzékeny a tekercs elhelyezésére vagy távolságára. Általában a tekercseket egyenletesen kell elhelyezni, és a hegesztési kötés közepén kell elhelyezni. Az így felszerelt rendszereken a hőmérséklet-szabályozó analóg módon tudja meghatározni a teljesítményigényt, és éppen elegendő teljesítményt biztosít a hőmérsékleti profil fenntartásához. Az áramforrás a teljes folyamat során áramot biztosít.
Ciklusidő. Az indukciós előmelegítési és feszültségmentesítő módszer viszonylag gyors hőmérséklet-változást biztosít. Vastagabb alkalmazásoknál, például nagynyomású gőzvezetékeknél, az indukciós fűtés két órával csökkentheti a ciklusidőt. Lehetőség van a ciklusidő csökkentésére a kontroll hőmérsékletről az áztatási hőmérsékletre.
Fogyóeszközök. Az indukciós fűtésnél használt szigetelés könnyen rögzíthető a munkadarabokhoz, és sokszor újra felhasználható. Ezenkívül az indukciós tekercsek robusztusak, és nem igényelnek törékeny vezetéket vagy kerámia anyagokat. Továbbá, mivel az indukciós tekercsek és csatlakozók nem működnek magas hőmérsékleten, nincsenek kitéve a károsodásnak.
Egyszerű használat. Az indukciós előmelegítés és feszültségoldás egyik fő előnye az egyszerűsége. A szigetelés és a kábelek telepítése egyszerű, általában kevesebb, mint 15 percet vesz igénybe. Egyes esetekben az indukciós berendezés használatát egy nap alatt meg lehet tanítani.
Energia hatékonyság. Az inverteres áramforrás 92 százalékos hatásfokú, ami kritikus előny az égbe szökő energiaköltségek korszakában. Ezenkívül az indukciós fűtési folyamat több mint 80 százalékos hatásfokú. Ami a bemeneti teljesítményt illeti, az indukciós folyamat csak 40 amperes vezetéket igényel 25 kW teljesítményhez.
Biztonság. Az előmelegítés és az indukciós módszerrel végzett stresszoldás munkavállalóbarát. Az indukciós fűtés nem igényel forró fűtőelemeket és csatlakozókat. Nagyon kevés levegőben szálló részecske társul a szigetelőtakarókhoz, és maga a szigetelés nincs kitéve 1,800 foknál magasabb hőmérsékletnek, ami miatt a szigetelés porrá bomlik, amit a dolgozók belélegezhetnek.
Megbízhatóság. A stresszoldás termelékenységét befolyásoló egyik legfontosabb tényező a megszakítás nélküli ciklus. A legtöbb esetben a ciklus megszakítása azt jelenti, hogy a hőkezelést újra kell futtatni, ami akkor fontos, ha a hőciklus egy napig is eltarthat. Az indukciós fűtési rendszer alkatrészei valószínűtlenné teszik a ciklus megszakítását. Az indukciós kábelezés egyszerű, így kisebb a meghibásodás valószínűsége. Ezenkívül nem használnak kontaktorokat az alkatrész hőbevitelének szabályozására.
Sokoldalúság. Használatán túl indukciós fűtési rendszerek a cső előmelegítésére és feszültségmentesítésére a felhasználók a hegesztőcsonkok, könyökök, szelepek és egyéb alkatrészekhez igazították az eljárást. Az indukciós fűtés egyik szempontja, amely vonzóvá teszi összetett formák számára, az a képesség, hogy a melegítési folyamat során a tekercseket be lehet állítani az egyedi alkatrészek és hűtőbordák elhelyezésére. A kezelő elindíthatja a folyamatot, valós időben meghatározhatja a fűtési folyamat hatásait, és módosíthatja a tekercs helyzetét az eredmény megváltoztatása érdekében. Az indukciós kábelek mozgathatók anélkül, hogy megvárnák a ciklus végén a levegőhűtést.
Indukciós fűtés hegesztési alkalmazások előtt
Ez a technológia számos projektben bevált, beleértve az olaj- és gázvezetékeket, a nehézgépek építését, valamint a bányászati berendezések karbantartását és javítását.
Olajvezeték. Egy észak-amerikai olajvezeték-karbantartási művelet, amely a cső felmelegítéséhez szükséges, mielőtt a csővezeték 48 hüvelykes karmantyújához vagy szerelvényéhez hegesztenének. heveder. Míg a dolgozók számos javítást elvégezhettek anélkül, hogy le kellett volna állítaniuk az olajáramlást vagy le kellett volna engedniük a csőből, maga a nyersanyag jelenléte rontotta a hegesztési hatékonyságot, mivel az áramló olaj elnyelte a hőt. A propánpisztolyoknál a hegesztés folyamatos megszakítására volt szükség a hő fenntartása érdekében, és az ellenállásfűtés – miközben folyamatos hőt biztosított – gyakran nem tudta teljesíteni a szükséges hegesztési hőmérsékletet.
A dolgozók két 25 kW-os rendszert használtak párhuzamos takarókkal, hogy 125 fokos előmelegítési hőmérsékletet érjenek el a körbefutó hüvely javítása során. Ennek eredményeként hegesztésenként nyolcról 12 órára négy órára csökkentették a ciklusidőt.
A STOPPLE szerelvény (szelepes T csomópont) javításának előmelegítése még nagyobb kihívást jelentett a szerelvény nagyobb falvastagsága miatt. Az indukciós fűtésnél azonban a vállalat négy 25 kW-os rendszert alkalmazott párhuzamos takarórendszerrel. Két-két rendszert használtak a T mindkét oldalán. Az egyik rendszert a fővezetéken az olaj előmelegítésére, a másikat pedig a kerületi hegesztési kötésnél a T előmelegítésére használták. Az előmelegítési hőmérséklet 125 fok volt. Ez a hegesztési időt 12-ről 18 óráról hét órára csökkentette körhegesztésenként.
Földgázvezeték. Egy földgázvezeték építési projektje egy 36 hüvelyk átmérőjű, 0.633 hüvelyk vastag vezeték megépítését jelentette a kanadai Albertából Chicagóba. A csővezeték egyik szakaszán a hegesztő vállalkozó két 25 kW-os áramforrást használt egy traktorra szerelve, az indukciós takarókkal a szórókeretekhez a gyorsaság és a kényelem érdekében. Az áramforrások előmelegítették a csőcsatlakozás mindkét oldalát. Ebben a folyamatban a gyorsaság és a megbízható hőmérsékletszabályozás kritikus volt. Mivel az anyagok ötvözettartalma növekszik a súly és a hegesztési idő csökkentése, valamint az alkatrész élettartamának növelése érdekében, az előmelegítési hőmérséklet szabályozása kritikusabbá válik. Ez az indukciós fűtési alkalmazás kevesebb mint három percet igényelt a 250 fokos előmelegítési hőmérséklet eléréséhez.
Nehéz felszerelés. Egy nehézberendezés-gyártó gyakran hegesztett adapterfogakat rakodókanaráira. A hegesztett szerelvényt ide-oda mozgatták egy nagy kemencébe, így a hegesztőgépnek meg kellett várnia, amíg az alkatrész ismételten felmelegszik. A gyártó úgy döntött, hogy megpróbálja az indukciós fűtést, hogy előmelegítse a szerelvényt, hogy megakadályozza a termék elmozdulását.
Az anyag 4 hüvelyk vastag volt, az ötvözettartalom miatt magas előmelegítési hőmérséklettel. A testreszabott indukciós takarókat az alkalmazási követelményeknek megfelelően fejlesztették ki. A szigetelés és a tekercskialakítás további előnyt jelentett, hogy megvédte a kezelőt az alkatrész sugárzó hőjétől. Összességében a műveletek lényegesen hatékonyabbak voltak, csökkentve a hegesztési időt és fenntartva a hőmérsékletet a hegesztési folyamat során.
Bányászati berendezések. Egy bánya hidegrepedési problémákkal és nem hatékony előmelegítéssel propánfűtők használatával a bányászati berendezések javítási műveletei során tapasztalt. A hegesztőknek gyakran le kellett venniük a hagyományos szigetelő takarót a vastag részről, hogy hőt fejtsenek ki és a megfelelő hőmérsékleten tartsák az alkatrészt.
Az indukciós előmelegítő takaró tartja a kanál szélének hőmérsékletét a fogak rögzítése során.
A bánya úgy döntött, hogy megpróbálja az indukciós fűtést lapos, léghűtéses takarókkal előmelegíteni az alkatrészeket a hegesztés előtt. Az indukciós folyamat gyorsan hőt adott az alkatrészre. A hegesztési folyamat során is folyamatosan használható. A hegesztési javítási idő 50 százalékkal csökkent. Ezenkívül az áramforrást hőmérséklet-szabályozóval szerelték fel, hogy az alkatrészt a célhőmérsékleten tartsa. Ezzel szinte kiküszöbölték a hidegrepedés okozta utómunkálatokat.
Erőmű. Egy erőműépítő földgázerőművet épített Kaliforniában. A kazángyártók és a csőszerelők építési késéseket tapasztaltak az üzem gőzvezetékein alkalmazott előmelegítés és feszültségoldó módszerek miatt. A cég bevezette az indukciós fűtési technológiát annak érdekében, hogy növelje a hatékonyságot, különösen a közepes és nagy gőzvezetékeken végzett munkáknál, mivel ezek a darabok veszik igénybe a legtöbb hőkezelési időt a munkaterületen.
Az indukciós takarók bonyolult formák köré tekerhető egyszerűsége, mint például ennél a földgázerőműnél, csökkentheti a hőkezelési időt.
Egy tipikus 16 hüvelykesen. hegesztőfej egy 2 hüvelykes. falvastagság, az indukciós melegítés két órával csökkentette a hőmérsékletet (600 fok), és még egy órával az áztatási hőmérsékletet (600 és 1,350 fok között) a feszültség enyhítése érdekében.
