고주파의 주요 공정 매개변수직선 이음매 용접 파이프용접 열 입력, 용접 압력, 용접 속도, 개방 각도, 유도 코일의 위치 및 크기, 임피던스 위치 등 다양한 매개변수가 고주파 용접 파이프 제품의 품질, 생산 효율 및 단위 생산량 향상에 큰 영향을 미칩니다. 이러한 다양한 매개변수를 적절히 조절하면 제조업체는 상당한 경제적 이점을 얻을 수 있습니다.
1. 용접 열 입력: 고주파 직선 용접 파이프 용접 시 용접 출력은 용접 열 입력량을 결정합니다. 외부 조건이 일정하고 입력 열이 부족하면 가열된 스트립의 가장자리가 용접 온도에 도달하지 못하고 완전히 융합되지 않은 냉간 용접부가 형성되는 고체 상태로 남게 됩니다. 용접 열 입력이 너무 적어 발생하는 이러한 용융 불량은 일반적으로 평탄 시험 불합격, 수압 시험 중 강관 파열, 강관 교정 중 용접부 균열 등으로 나타나며 심각한 결함입니다. 또한 용접 열 입력은 스트립 가장자리의 품질에도 영향을 받습니다. 예를 들어, 스트립 가장자리에 버(burr)가 있는 경우, 버는 압출 롤러의 용접 지점에 도달하기 전에 점화를 일으켜 용접 출력 손실과 열 입력량 감소를 초래하고, 결과적으로 용융 불량 또는 냉간 용접이 발생합니다. 입력 열량이 너무 높으면 가열된 스트립의 가장자리가 용접 온도를 초과하여 과열되거나 심지어 과연소될 수 있으며, 응력을 받으면 용접부에 균열이 발생하고, 때로는 용융 금속이 튀어 올라 용접 파손으로 인해 구멍이 생길 수 있습니다. 과도한 열 입력으로 인해 발생하는 모래 구멍 및 기타 구멍은 주로 90° 평탄 시험 불합격, 충격 시험 불합격, 수압 시험 중 강관 파열 또는 누출 등의 결함으로 나타납니다.
2. 용접 압력(직경 감소): 용접 압력은 용접 공정의 주요 매개변수입니다. 스트립의 가장자리가 용접 온도까지 가열되면 압출 롤러의 압출력에 의해 금속 원자가 결합하여 용접부를 형성합니다. 용접 압력의 크기는 용접부의 강도와 인성에 영향을 미칩니다. 용접 압력이 너무 작으면 용접부가 완전히 융합되지 않고 용접부 내 잔류 금속 산화물이 배출되지 않아 개재물이 형성되어 용접부의 인장 강도가 크게 저하되고 응력을 받으면 쉽게 균열이 발생합니다. 반대로 용접 압력이 너무 크면 용접 온도에 도달한 금속의 대부분이 압출되어 용접부의 강도와 인성이 저하될 뿐만 아니라 과도한 내외부 버(burr) 또는 겹침 용접과 같은 결함이 발생합니다. 용접 압력은 일반적으로 압출 롤러 전후의 강관 직경 변화와 버의 크기 및 형상을 통해 측정하고 판단합니다. 용접 압출력이 버 형상에 미치는 영향을 평가합니다. 용접 압출량이 너무 많으면 스패터가 많이 발생하고 압출되는 용융 금속의 양이 많아지며, 버가 크고 용접부 양쪽으로 뒤집혀 생깁니다. 압출량이 너무 적으면 스패터가 거의 발생하지 않고 버가 작고 쌓여 있습니다. 압출량이 적절하면 압출된 버는 수직으로 서 있으며 높이는 일반적으로 2.5~3mm로 조절됩니다. 용접 압출량을 적절히 조절하면 용접부의 금속 유선 각도가 상하좌우 대칭을 이루며 각도는 55°~65°가 됩니다. 압출량이 적절히 조절되면 용접부의 금속 유선 형상이 균일해집니다.
3. 용접 속도: 용접 속도는 용접 공정의 주요 매개변수이며, 가열 시스템, 용접부의 변형 속도, 금속 원자의 결정화 속도와 관련이 있습니다. 고주파 용접의 경우, 가열 시간이 단축되어 가장자리 가열 영역의 폭이 좁아지고 금속 산화물 형성 시간이 단축되므로 용접 속도가 증가함에 따라 용접 품질이 향상됩니다. 용접 속도가 감소하면 가열 영역이 넓어질 뿐만 아니라 용접부의 열영향부도 넓어지고, 용융 영역의 폭이 입력 열에 따라 변하며, 내부 버(burr)도 더 많이 발생합니다. 저속 용접 시에는 열 입력이 감소하여 용접이 어려워집니다. 또한 판재 가장자리의 품질 및 임피던스의 자성, 개구각 크기 등과 같은 외부 요인의 영향을 받아 다양한 결함이 발생하기 쉽습니다. 따라서 고주파 용접 시에는 설비 용량 및 용접 장비의 여건을 고려하여 제품 사양에 맞는 가장 빠른 용접 속도를 선택해야 합니다.
4. 개방각: 개방각은 용접 V각이라고도 하며, 압출 롤러 앞쪽의 스트립 강판 가장자리 사이의 각도를 말합니다. 일반적으로 개방각은 3°에서 6° 사이입니다. 개방각의 크기는 주로 가이드 롤러의 위치와 가이드 플레이트의 두께에 따라 결정됩니다. V각의 크기는 용접 안정성과 용접 품질에 큰 영향을 미칩니다. V각이 작아지면 스트립 가장자리 사이의 거리가 줄어들어 고주파 전류의 근접 효과가 강화되므로 용접 전력을 줄이거나 용접 속도를 높여 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 개방각이 너무 작으면 용접점이 적정 온도에 도달하기 전에 압착되어 융합되는 조기 용접이 발생하여 용접부에 개재물 및 냉간 용접 결함이 발생하기 쉽고 용접 품질이 저하됩니다. V각이 증가하면 전력 소비량이 증가하지만, 특정 조건에서 스트립 가장자리 가열의 안정성을 확보하고 가장자리 열 손실을 줄이며 열영향부를 감소시킬 수 있습니다. 실제 생산에서는 용접 품질을 보장하기 위해 V각은 일반적으로 4°~5°로 제어됩니다.
5. 유도 코일의 크기와 위치: 유도 코일은 고주파 유도 용접에서 중요한 도구이며, 그 크기와 위치는 생산 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 유도 코일을 통해 강관에 전달되는 전력은 강관 표면 간격의 제곱에 비례합니다. 간격이 너무 크면 생산 효율이 급격히 감소합니다. 간격은 약 10mm로 선택하는 것이 좋습니다. 유도 코일의 폭은 강관의 외경에 따라 선택합니다. 유도 코일이 너무 넓으면 인덕턴스가 감소하고, 인덕터의 전압도 감소하여 출력 전력이 줄어듭니다. 반대로 유도 코일이 너무 좁으면 출력 전력은 증가하지만, 강관 후면과 유도 코일의 유효 손실이 증가합니다. 일반적으로 유도 코일의 폭은 강관 외경의 1~1.5배가 가장 적합합니다. 유도 코일 전면과 압출 롤러 중심 사이의 거리는 파이프 직경과 같거나 약간 커야 하며, 즉 1~1.2D가 더 적합합니다. 거리가 너무 크면 개방 각도의 근접 효과가 감소하여 가장자리 가열 거리가 너무 길어져 납땜 접합부가 더 높은 용접 온도를 얻지 못하고 수명이 단축될 수 있습니다.
6. 저항기의 기능 및 위치: 저항기의 자석 막대는 강관 뒷면으로 흐르는 고주파 전류를 감소시키는 동시에, 전류를 강판의 V각 부분에 집중시켜 가열함으로써 파이프 본체의 가열로 인한 열 손실을 방지합니다. 냉각 장치가 없으면 자석 막대가 퀴리 온도(약 300℃)를 초과하여 자성을 잃게 됩니다. 저항기가 없으면 전류와 유도열이 파이프 전체에 분산되어 용접 전력이 증가하고 본체가 과열될 수 있습니다. 저항기는 튜브 블랭크 자체에는 열 효과를 미치지 않습니다. 저항기의 위치는 용접 속도뿐만 아니라 용접 품질에도 큰 영향을 미칩니다. 실제 경험에 따르면 저항기 전면부가 압출 롤러의 중심선에 정확히 위치할 때 평탄화 결과가 가장 좋습니다. 압출 롤러의 중심선을 벗어나 사이징 기계 측면으로 확장될 경우 평탄화 효과가 크게 저하됩니다. 임피던스가 중심선보다 낮거나 가이드 롤러 측면에 위치하면 용접 강도가 저하됩니다. 임피던스를 인덕터 아래의 튜브 블랭크에 배치하고, 임피던스 헤드가 압출 롤러의 중심선과 일치하거나 성형 방향으로 20~40mm 조정되도록 하면 튜브의 후면 임피던스를 증가시켜 순환 전류 손실을 줄이고 용접 전력을 감소시킬 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 7월 5일