튜브용 HF 유도 용접 & 파이프: 작동 원리 및 용접 품질에 영향을 미치는 요소

HF 유도 용접 종방향 용접 제작에 널리 사용됨 강철 튜브 및 파이프. 외부에서 보면, 공정이 단순해 보인다: 스트립을 튜브로 만드는 것, 두 가장자리를 가열하고 함께 압축하기.

실제 용접 구역은 훨씬 덜 단순하다.

HF 전원 공급 장치는 스트립 성형도 포함하는 시스템의 일부, 그 유도 코일, 용접 Vee, 임피더, 압착 롤과 연속 움직이는 튜브. 이 중 어느 하나가 전류 흐름 방향을 바꿀 수 있다, 가장자리가 어떻게 가열되고 용접 지점에서 일어나는지.

용접 문제를 자동으로 전원 공급 문제로 간주해서는 안 되는 이유 중 하나입니다. HF 튜브 용접은 전자기적, 열적 및 기계적 과정이 동시에 작용하는 과정입니다.

1. HF 용접 작동 방식	5. 전력, 주파수 & 라인 속도
2. 전류 집중	6. 더 많은 열 ≠ 더 나은 용접
3. 용접 V자	7. 용접이 불안정해지는 이유
4. 임페더	8. 안정적인 공정

1. HF 유도 튜브 용접 작동 방식

생산은 일반적으로 강철 스트립이 일련의 성형 롤을 통과하면서 시작됩니다. 롤은 스트립이 원형 또는 기타 필요한 튜브 프로파일에 접근할 때까지 스트립을 점진적으로 구부립니다., 두 개의 스트립 가장자리 사이에 좁은 구멍이 남아 있는 동안.

용접 스테이션 근처, 이러한 열린 모서리는 일반적으로 용접 소.

용접점 앞 튜브 주위에 위치한 유도 코일에 고주파 교류 전류가 공급됩니다.. 코일의 전자기장은 전도성 스트립에 전류를 유도합니다.. 이 전류의 유용한 부분은 가장자리를 따라 만나는 지점으로 이동한다.

이 좁은 전류 경로에서의 전기 저항은 급속한 가열을 발생시킨다.

가장자리가 요구되는 용접 조건에 도달하면, 압착 롤이 그것들을 함께 밀어 붙인다. 가열된 가장자리는 기계적으로 결합되어, 튜브가 밀을 통과함에 따라 종방향 용접 봉을 형성한다.

따라서 이 과정은 두 가지 밀접하게 연결된 단계로 볼 수 있다: 전자기 가장자리 가열 → 기계적 결합.

가열 영역은 전체 튜브 크기에 비해 매우 국소적입니다. 그러한 국소성은 HF 용접이 높은 생산 속도로 지속적으로 작동할 수 있게 하는 특징 중 하나입니다.

2. 전류 집중이 중요한 이유

성형된 튜브 주위에 유도 코일을 감는다고 해서 모든 유도 전류가 용접에 동일하게 기여하는 것은 아닙니다.

전류는 스트립을 통해 여러 경로로 흐를 수 있습니다. 일부는 열린 가장자리를 따라 용접 지점을 향해 이동합니다., 일부는 튜브 주위에서 덜 유용한 방향으로 흐를 수 있습니다..

용접 효율성을 위해, 목표는 코일 하류의 스트립 가장자리를 따라 그리고 용접 지점을 향해 가능한 한 많은 유용한 전류를 집중시키는 것입니다..

At 고주파, 재료에 대한 전류 침투는 상대적으로 얕습니다.. Vee 근처 두 가장자리의 가까운 간격도 전류 집중에 영향을 미칩니다.. 가장자리가 서로 가까워지면서, 전자기 조건은 만날 때까지 계속 변화한다.

이것이 튜브 밀에 적절한 HF 전력이 있어도 용접 형상이 잘못되면 가열이 불안정하거나 불량할 수 있는 이유를 설명한다.

전력은 기계에 전기로 전달된다. 용접 설정은 그 전력이 스트립 가장자리에서 얼마나 효과적으로 사용되는지를 결정한다.

3. 용접 Vee는 보이는 것보다 더 중요하다

용접점 바로 앞의 V자형 개구부는 단순히 튜브 성형의 결과처럼 보일 수 있다. HF 용접에서, 그 형상은 가열 과정에 직접적인 영향을 미친다.

V형은 성형된 스트립 가장자리가 점차 서로 가까워지면서 형성된다. 그 각도, 길이 및 안정성은 전류 분포에 영향을 미치고, 따라서 가장자리 전체에서 발생하는 온도에 영향을 준다.

여기서는 성형 조건이 중요하다. 스트립이 성형 롤을 떠난 후의 스프링백은 예상되는 V형 형상을 왜곡시킬 수 있다. 가장자리 정렬은 밀 설정으로 변경될 수도 있습니다., 스트립 상태 또는 롤 설정 변경.

A 2024 HF 유도관 용접의 3차원 시뮬레이션 연구에서 V자 형상과 스프링백 모두 전류 분포에 영향을 미친다는 것이 밝혀졌다. 연구자들이 모델링한 특정 사례에서, V자 각도를 증가시키면 열 영향 구역의 폭도 증가. 이 수치값들은 시뮬레이션된 튜브 치수에 특화된 것이므로 보편적인 설치 규칙으로 간주해서는 안 된다.

실용적인 관점이 고정된 각도보다 더 유용하다: 안정적인 용접은 안정적인 V자 모양을 필요로 한다.

생산 중 V자가 움직이거나 형태가 변하면, HF 전력만 변경하는 것은 원인을 수정하지 않고 증상만 보상할 수 있다.

4. 임페더는 실제로 무엇을 하는가?

성형된 튜브 내부, 용접 부위 가까이에, 대개 높은 투자율을 가진 자기 재료를 포함한 임페더가 있다.

그 역할은 튜브를 직접 가열하는 것이 아니다.

임피더는 자기 플럭스를 유도하여 유도 전류가 튜브 내부 둘레를 더 쉽게 돌아가지 못하게 막습니다. 이것은 더 유용한 전류를 열린 스트립 가장자리와 용접 지점으로 유도하는 데 도움을 줍니다.

효과적인 장애물이 없으며, 더 많은 누설 전류가 원치 않는 경로를 통해 순환할 수 있으며. 전력 소모와 필요하지 않은 곳에서 열을 발생시킵니다. 수치 분석에서는 또한 임피더와 내부 표면 사이의 거리가 스트립 가장자리 전체의 온도 분포에 영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다..

이는 용접 설정의 방해 조건 및 위치 지정 부분을 만듭니다., 단순한 유지보수 세부사항이 아닌.

의 상대적 위치 코일, 예방하다, 스트립 가장자리 및 용접 지점 함께 일해야 해.

용접성능이 점차 저하되는 경우, 발전기 출력만 확인하면 마모된 부분을 놓칠 수 있습니다., 용접 시스템의 손상되거나 잘못 배치된 부분.

5. 전력, 주파수와 라인 속도는 함께 작용한다

HF 튜브 용접에서 가장 쉬운 실수 중 하나는 용접 전력을 독립적인 수치로 논의하는 것이다.

그렇지 않다.

특정 스트립 구간에 전달되는 에너지 양은 그 구간이 가열 구간을 통과하는 속도에 부분적으로 달려 있다. 가열 조건을 적절히 변경하지 않고 라인 속도를 증가시키면 가장자리를 필요한 용접 상태로 만드는 시간이 줄어든다.

이 관계는 때때로 선속도에 대한 용접 전력을 기준으로 한 열 입력 계수를 통해 나타낸다.. HFI 용접 파이프에 대한 연구에서는 열 입력과 압착력이 용접 부위의 기계적 특성에 영향을 줄 수 있음이 나타났다..

튜브의 직경과 벽 두께 또한 중요하다.. 얇은 벽 튜브용으로 개발된 장치를 더 두꺼운 벽 제품에 모든 전기적 매개변수를 그대로 유지하면서 단순히 적용할 수 없다..

주파수는 또 다른 변수를 더한다.. 이는 전류 침투 및 온도 분포에 영향을 미치며 가열 구역의 모양과 너비에 영향을 미칠 수 있습니다.. 연구 모델에서는 용접 주파수가 변경될 때 HAZ 폭이 변경되는 것으로 나타났습니다., 정확한 반응은 튜브 치수와 나머지 설정에 따라 다르지만.

생산 중, 이 변수들은 함께 고려되어야 한다: 튜브 크기 + 벽 두께 + 재료 + 라인 속도 + 주파수 + 전력 + 용접 형상.

더 많은 것을 말해 주는 유용한 규칙은 없습니다. HF 전력 자동으로 더 나은 용접을 생성합니다.

6. 더 많은 열이 자동으로 더 나은 용접을 의미하지는 않습니다.

HF 유도 용접의 목적은 가장자리가 압착점에 도달할 때 올바른 열적 및 기계적 조건을 만드는 것입니다.

열이 너무 적으면 적절한 접합이 이루어지지 않을 수 있습니다. 단순히 전력을 추가하는 것, 하지만, 은 완전한 해결책이 아닙니다.

과도하거나 잘 분포되지 않은 열은 용접 주변의 열 프로필을 변경하고 영향을 받는 영역을 확대할 수 있습니다. 동시에, 압착 롤은 가장자리가 적절한 상태에 있을 때 필요한 기계적 작용을 적용해야 합니다.

이러한 상호 작용으로 인해 발전기 판독값만 보면 용접 품질에 대한 불완전한 그림을 얻을 수 있습니다..

유용한 진단은 프로세스 자체에서 시작됩니다. 회선 속도가 안정적입니까?? Vee가 일관되게 행동합니까?? 가장자리가 정렬되어 있습니까?? 방해 장치가 올바른 위치와 상태에 있습니까?? 코일 위치가 바뀌었나요?? 스퀴즈 롤이 올바르게 설정되어 있습니까??

전력 조정이 필요할 수 있습니다., 하지만 그런 조건을 염두에 두고 만들어야 해요.

7. HF 용접 품질이 불안정해지는 이유

언제 튜브 밀 몇 시간 동안은 잘 작동하다가 고르지 않은 용접을 만들어내기 시작한다, 문제의 원인은 HF 발생기 외부 어딘가에 있을 수 있다.

스트립 성형의 작은 변화가 Vee를 이동시킬 수 있다. 손상되거나 잘못 위치한 임페더는 튜브 내부의 자기 조건을 변화시킨다. 코일 위치가 전자기 결합에 영향을 준다. 라인 속도의 변화는 재료 각 구간이 받는 열 입력을 변경한다.

짜기 롤의 기계적 조건이 또 다른 요인을 추가한다.

이러한 요소들이 상호작용한다. 성형 문제는 처음에 전류 경로가 바뀌었기 때문에 작업자에게는 열 문제로 나타날 수 있습니다. 출력 증가가 용접의 외형을 일시적으로 개선할 수 있지만 기본 형상은 변경되지 않습니다.

이것이 HF 유도 용접이 용접기를 단독 열원으로 취급하는 것과 다른 이유입니다.

용접 라인은 하나의 시스템입니다.

현대 수치 연구들은 HFI 용접을 다음과 같이 설명합니다 다중 물리 과정 전자기 가열 포함, 열 전달, 연속 이동 튜브에서의 기계적 접합과 금속학적 변화.

8. 안정적인 용접은 안정적인 공정에서 나온다

개별적으로 합리적인 여러 설정도 서로 잘 맞지 않으면 좋지 않은 결과를 낼 수 있다.

HF 인덕션 용접은 스트립 가장자리가 결합되기 직전에 아주 작은 영역에 열을 집중시켜 고속 연속 튜브 생산을 가능하게 한다.

그러나 HF 발전기만으로는 좋은 용접을 만들 수 없다.

전류 경로, V자 형상, 임페더 상태, 코일 위치, 주파수, 전력, 라인 속도, 성형 안정성과 스퀴즈 롤 설정은 모두 가장자리가 용접 이음새가 되기 전 몇 분 동안 발생하는 상황에 영향을 미칩니다..

HF 튜브 밀의 문제를 해결하거나 최적화할 때, 이러한 관계를 살펴보는 것은 일반적으로 "우리에게 더 많은 권력이 필요한가요?"와 같은 질문을 하는 것보다 더 유용합니다.?”

더 좋은 질문은: 전기인가요?, 동일한 창에서 작동하는 용접 공정의 열 및 기계 부품?

자주 묻는 질문