Induktsioon eelsoojendus enne keevitamist stressi leevendamiseks
Miks kasutada enne keevitamist induktsiooneelsoojendust?
Induktsiooneelsoojendus võib pärast keevitamist aeglustada jahutuskiirust. Kasulik on vältida keevismetalli hajutatud vesinikku ja vältida vesinikust põhjustatud pragusid. Samal ajal vähendab see ka keevitustihendit ja kuumusest mõjutatud tsooni kõvenemise taset, paraneb keevisliidete pragunemiskindlus.
Induktsioon eelsoojendus võib vähendada keevituspinget. Temperatuurierinevust (tuntud ka kui temperatuurigradient) keevitajate vahel keevitusalal saab vähendada ühtlase lokaalse või terve induktsiooneelsoojendusega. Sel viisil ühelt poolt väheneb keevituspinge, teiselt poolt väheneb keevituspinge, mis on kasulik keevituspragude vältimiseks.
Induktsiooneelsoojendus võib vähendada keevitatud konstruktsioonide piiranguastet, eriti ilmne on nurkühenduse piirangu vähendamine. Induktsiooneelsoojenduse temperatuuri tõusuga väheneb pragude esinemine.
Induktsioon-eelsoojenduse temperatuur ja vahekihtide temperatuur (Märkus: kui keevisõmblusel tehakse mitmekihilist ja mitmekäigulist keevitust, nimetatakse eesmise keevisõmbluse madalaimat temperatuuri kihtidevaheliseks temperatuuriks, kui keevitatakse järelõmblus. Materjalide puhul, mis nõuavad induktsioon-eelsoojenduskeevitust , kui on vaja mitmekihilist keevitust, peab vahekihtide temperatuur olema võrdne induktsiooneelsoojenduse temperatuuriga või sellest veidi kõrgem. Kui vahekihi temperatuur on madalam kui induktsiooneelsoojendus, tuleks seda uuesti induktsiooneelsoojendada.
Lisaks on keevituspinge vähendamisel oluline mõju induktsiooneelsoojendustemperatuuri ühtsusele terasplaadi paksuse suunas ja keevisõmbluse piirkonnas. Kohaliku induktsiooneelsoojenduse laius tuleks määrata vastavalt keevitaja piirangutele, tavaliselt kolm korda seinapaksusest keevistsooni ümber ja mitte vähem kui 150–200 mm. Kui induktsioon-eelsoojendus ei ole ühtlane, ei vähenda see mitte ainult keevituspinget, vaid suurendab ka keevituspinget.
Kuidas leida sobiv induktsiooneelsoojenduslahendus?
Sobiva induktsioon-eelsoojendusseadme valimisel arvestage peamiselt järgmiste aspektidega:
Kuumutatud tooriku kuju ja suurus: suur toorik, varda materjal, tahke materjal, tuleks valida suhteline võimsus, madalsageduslik induktsioonkuumutusseade; Kui toorik on väike, toru, plaat, hammasratas jne, tuleks valida väikese suhtelise võimsusega ja kõrge sagedusega induktsioon-eelsoojendusseade.
Sügavus ja kuumutatav ala: sügav küttesügavus, suur ala, üldine küte, tuleks valida suure võimsusega madala sagedusega induktsioonkütteseadmed; Madal küttesügavus, väike pindala, lokaalne küte, suhteliselt väikese võimsuse valik, kõrgsageduslikud induktsiooneelsoojendusseadmed.
Nõutav kuumutuskiirus: kui kuumutuskiirus on kiire, tuleks valida suhteliselt suure võimsusega ja suhteliselt kõrge sagedusega induktsioonkuumutusseade.
Seadmete pidev tööaeg: Pidev tööaeg on pikk, suhteliselt vali veidi suurema võimsusega induktsiooneelsoojendusseade.
Induktsioonkuumutuspea ja induktsioonmasina vaheline kaugus: Pikk ühendus, isegi vesijahutusega kaabliühenduse kasutamine, peaks olema suhteliselt suure võimsusega induktsioon-eelsoojendusmasin.
Induktsioonkuumutamine: kuidas see toimib?
Induktsioonküttesüsteemid kasutage mittekontaktset kütet. Nad indutseerivad soojust elektromagnetiliselt, mitte ei kasuta soojusjuhtimiseks osaga kokkupuutuvat kütteelementi, nagu ka takistusküte. Induktsioonkuumutamine toimib rohkem nagu mikrolaineahi – seade jääb jahedaks, kuni toit valmib seestpoolt.
Tööstuslikus näites induktsioonkuumutamine, soojust indutseeritakse detailis, asetades selle kõrgsageduslikku magnetvälja. Magnetväli tekitab detaili sees pöörisvoolu, erutades detaili molekule ja tekitades soojust. Kuna kuumenemine toimub veidi allpool metallpinda, ei lähe soojust raisku.
Induktsioonkuumutuse sarnasus takistuskuumutusega seisneb selles, et läbi sektsiooni või osa kuumutamiseks on vajalik juhtivus. Ainus erinevus on soojusallikas ja tööriista temperatuurides. Induktsioonprotsess kuumeneb detaili sees ja takistusprotsess kuumeneb detaili pinnal. Kuumutamise sügavus sõltub sagedusest. Kõrgsagedus (nt 50 kHz) soojendab pinna lähedalt, madalsagedus (nt 60 Hz) aga tungib detaili sügavamale, asetades kütteallika kuni 3 mm sügavusele, mis võimaldab kuumutada paksemaid osi. Induktsioonmähis ei kuumene, kuna juht on ülekantava voolu jaoks suur. Teisisõnu, spiraal ei pea töödeldava detaili soojendamiseks soojenema.
Induktsioonküttesüsteemi komponendid
Induktsioonküttesüsteemid võivad olenevalt kasutusnõuetest olla õhk- või vedelikjahutusega. Mõlema süsteemi jaoks ühine põhikomponent on induktsioonmähis, mida kasutatakse osa sees soojuse genereerimiseks.
Õhkjahutusega süsteem. Tüüpiline õhkjahutusega süsteem koosneb toiteallikast, induktsioonkattest ja sellega seotud kaablitest. Induktsioontekk koosneb isolatsiooniga ümbritsetud induktsioonpoolist, mis on õmmeldud kõrge temperatuuriga vahetatavasse Kevlar-hülsi.
Seda tüüpi induktsioonisüsteem võib sisaldada kontrollerit temperatuuri jälgimiseks ja automaatseks juhtimiseks. Kontrolleriga varustatud süsteem nõuab temperatuuriindikaatori kasutamist. Süsteem võib sisaldada ka kaugjuhtimisega sisse-välja lülitit. Õhkjahutusega süsteeme saab kasutada rakendustes kuni 400 kraadi F, määrates selle ainult eelsoojendusega süsteemiks.
Vedelikjahutusega süsteem. Kuna vedelik jahtub tõhusamalt kui õhk, sobib seda tüüpi induktsioonküttesüsteem rakendustesse, mis nõuavad kõrgemat temperatuuri, näiteks kõrge temperatuuriga eelsoojendus ja stressi leevendamine. Peamised erinevused õhkjahutusega süsteemist on vesijahuti lisamine ja painduva, vedelikjahutusega vooliku kasutamine, milles paikneb induktsioonmähis. Vedelikjahutusega süsteemides kasutatakse tavaliselt ka temperatuuri regulaatorit ja sisseehitatud temperatuurisalvestit, mis on stressi leevendavates rakendustes eriti olulised komponendid.
Tüüpiline stressi leevendamise protseduur nõuab sammu 600–800 kraadi F-ni, millele järgneb kaldtee või kontrollitud temperatuuri tõstmine leotustemperatuurini ligikaudu 1,250 kraadini. Pärast ooteaega jahutatakse osa kontrolljahutusega 600–800 kraadini. Temperatuuriregistraator kogub andmeid osa tegeliku temperatuuriprofiili kohta termopaari sisendi põhjal, mis on pinget leevendavate rakenduste kvaliteedi tagamise nõue. Töö liik ja kohaldatav kood määravad tegeliku protseduuri.
Induktsioonkütte eelised
Induktsioonkuumutus pakub mitmeid eeliseid, sealhulgas hea soojuse ühtlus ja kvaliteet, lühendatud tsükliaeg ja kauakestvad kulumaterjalid. Induktsioonküte on ka ohutu, usaldusväärne, hõlpsasti kasutatav, energiasäästlik ja mitmekülgne.
Ühtsus ja kvaliteet. Induktsioonkuumutamine ei ole eriti tundlik poolide paigutuse ega vahekauguse suhtes. Üldjuhul peaksid poolid olema ühtlaselt paigutatud ja asetatud keevisliidese keskele. Nii varustatud süsteemides saab temperatuuriregulaator määrata võimsuse vajaduse analoogsel viisil, pakkudes temperatuuriprofiili säilitamiseks täpselt piisavalt võimsust. Toiteallikas annab voolu kogu protsessi vältel.
Tsükliaeg. Eelsoojenduse ja stressi leevendamise induktsioonmeetod tagab suhteliselt kiire temperatuuri tõusmise. Paksemates rakendustes, nagu kõrgsurveaurutorud, võib induktsioonkuumutamine tsükli ajast kaks tundi vähendada. Tsükli aega on võimalik vähendada kontrolltemperatuurilt leotustemperatuurini.
Kulumaterjalid. Induktsioonkuumutamisel kasutatavat isolatsiooni on lihtne töödeldavate detailide külge kinnitada ja seda saab korduvalt kasutada. Lisaks on induktsioonpoolid vastupidavad ega vaja habrast traati ega keraamilisi materjale. Kuna induktsioonmähised ja pistikud ei tööta kõrgetel temperatuuridel, ei ole need halvenenud.
Kasutuslihtsus. Induktsiooneelsoojenduse ja stressi leevendamise peamine eelis on selle lihtsus. Isolatsiooni ja kaablite paigaldamine on lihtne, tavaliselt kulub vähem kui 15 minutit. Mõnel juhul saab sisseelamisseadmete kasutamist õpetada ühe päevaga.
Energiatõhusus. Inverteri toiteallika efektiivsus on 92 protsenti, mis on ülioluline eelis hüppeliselt kasvavate energiakulude ajastul. Lisaks on induktsioonkuumutusprotsess enam kui 80 protsenti efektiivne. Mis puudutab sisendvõimsust, siis induktsiooniprotsess nõuab 40 kW võimsuse jaoks ainult 25-amprist liini.
Ohutus. Eelsoojendamine ja stressi leevendamine induktsioonmeetodi abil on töötajasõbralik. Induktsioonkuumutamine ei vaja kuumi kütteelemente ja pistikuid. Isolatsioonitekkidega seostatakse õhus lenduvaid tahkeid osakesi väga vähe ja isolatsioon ise ei puutu kokku üle 1,800 kraadise temperatuuriga, mis võib põhjustada isolatsiooni lagunemise tolmuks, mida töötajad võivad sisse hingata.
Usaldusväärsus. Üks olulisemaid tegureid, mis mõjutab tootlikkust stressi leevendamisel, on katkematu tsükkel. Enamikul juhtudel tähendab tsükli katkestamine, et kuumtöötlus tuleb uuesti läbi viia, mis on oluline, kui termiline tsükkel võib kesta päeva. Induktsioonküttesüsteemi komponendid muudavad tsükli katkemise ebatõenäoliseks. Induktsiooni kaabeldus on lihtne, mistõttu on rikke tõenäosus väiksem. Samuti ei kasutata detaili soojussisendi juhtimiseks kontaktoreid.
Mitmekülgsus. Lisaks kasutamisele induktsioonküttesüsteemid toru eelsoojendamiseks ja pingete leevendamiseks on kasutajad kohandanud protsessi keevitustorude, põlvede, ventiilide ja muude osade jaoks. Üks induktsioonkuumutuse aspekte, mis muudab selle keerukate kujundite jaoks atraktiivseks, on võime reguleerida kütteprotsessi ajal mähiseid, et need mahuksid ainulaadsete osade ja jahutusradiaatorite jaoks. Operaator saab protsessi käivitada, reaalajas kütteprotsessi mõjusid määrata ja tulemuse muutmiseks spiraali asendit muuta. Induktsioonkaableid saab liigutada ilma tsükli lõpus õhkjahutust ootamata.
Induktsioonkuumutamine enne keevitusrakendusi
See tehnoloogia on end tõestanud paljudes projektides, sealhulgas nafta- ja gaasijuhtmete rajamisel, rasketehnika ehitamisel ning kaevandusseadmete hooldusel ja remondil.
Naftajuhe. Põhja-Ameerika naftajuhtme hooldusoperatsioon, mis on vajalik toru soojendamiseks enne ümbritsevate parandushülsside või liitmike keevitamist torujuhtme 48-tollise külge. ümbermõõt. Kuigi töötajad said teha palju parandusi, ilma et oleks vaja õlivoolu peatada või seda torust välja lasta, takistas toornafta olemasolu keevitamise tõhusust, kuna voolav õli neelas soojust. Propaanpõletid nõudsid kuumuse säilitamiseks pidevat keevitamise katkestamist ja takistuskuumutamine – pakkudes samas pidevat soojust – ei suutnud sageli täita nõutud keevisõmbluse temperatuure.
Töötajad kasutasid kahte 25-kW süsteemi koos paralleelsete tekkidega, et saavutada 125-kraadine eelsoojendustemperatuur ümbritsevate varrukate parandamisel. Selle tulemusena vähendasid nad tsükliaega kaheksalt tunnilt 12 tunnile neljale tunnile ühe ümbermõõtkeevisõmbluse kohta.
Eelsoojendus STOPPLE liitmiku (klapiga T-ristmik) remondi jaoks oli liitmiku suurema seinapaksuse tõttu veelgi keerulisem. Induktsioonkütte puhul kasutas ettevõte aga nelja 25-kW süsteemi paralleelse teki seadistusega. Nad kasutasid kahte süsteemi mõlemal pool T. Ühte süsteemi kasutati põhiliinil õli eelsoojendamiseks ja teist süsteemi T eelsoojendamiseks ümbermõõdu keevisliite juures. Eelsoojenduse temperatuur oli 125 kraadi. See vähendas keevitusaega 12 tunnilt 18 tunnile seitsmele tunnile ühe ümbermõõtkeevisõmbluse kohta.
Maagaasi torujuhe. Maagaasitoru ehitusprojekt hõlmas 36 tolli läbimõõduga ja 0.633 tolli paksuse torujuhtme ehitamist Kanadast Albertast Chicagosse. Selle torujuhtme ühel lõigul kasutas keevitustöövõtja kahte 25-kW toiteallikat, mis olid monteeritud traktorile koos induktsioontekkidega, mis olid kiiruse ja mugavuse huvides poomide külge kinnitatud. Toiteallikad soojendasid toruühenduse mõlemat külge. Selle protsessi jaoks olid kriitilised kiirus ja usaldusväärne temperatuuri kontroll. Kuna sulamite sisaldus materjalides suureneb, et vähendada kaalu ja keevitusaega ning pikendada osade kasutusiga, muutub eelsoojendustemperatuuri reguleerimine kriitilisemaks. See induktsioonkuumutusrakendus võttis 250-kraadise eelsoojendustemperatuuri saavutamiseks vähem kui kolm minutit.
Raske varustus. Rasketehnika tootja keevitas sageli adapteri hambad oma laaduri kopa servadele. Keevitatud sõlme oli liigutatud edasi-tagasi suurde ahju, mistõttu keevitaja pidi ootama, kuni detaili korduvalt soojendati. Tootja otsustas proovida sõlme eelsoojendamiseks induktsioonkuumutust, et vältida toote liikumist.
Materjal oli 4 tolli paksune ja sulami sisalduse tõttu nõutav eelsoojendustemperatuur kõrge. Kohandatud induktsioontekid töötati välja rakendusnõuete täitmiseks. Isolatsioon ja mähise konstruktsioon andsid täiendava kasu, kaitstes operaatorit detaili kiirgava soojuse eest. Üldiselt olid toimingud tunduvalt tõhusamad, vähendades keevitusaega ja säilitades temperatuuri kogu keevitusprotsessi vältel.
Kaevandusseadmed. Kaevanduses oli kaevandusseadmete remonditöödel propaaniküttekehade kasutamisel külmkrakkimise ja eelsoojenduse ebatõhusus. Keevitusoperaatorid pidid sageli eemaldama paksult osalt tavapärase isolatsiooniteki, et rakendada soojust ja hoida detaili õigel temperatuuril.
Induktsioon eelsoojendustekk hoiab hammaste kinnitamise ajal ämbri serva temperatuuri.
Kaevandus otsustas proovida osade eelsoojendamiseks enne keevitamist induktsioonkuumutamist, kasutades tasaseid õhkjahutusega tekke. Induktsiooniprotsess andis detailile kuumuse kiiresti. Seda saab kasutada ka keevitusprotsessi ajal pidevalt. Keevisõmbluste parandamise aeg vähenes 50 protsenti. Lisaks oli toiteallikas varustatud temperatuuri regulaatoriga, et hoida detaili sihttemperatuuril. See peaaegu välistas külmast pragunemisest põhjustatud ümbertöötlemise.
Elektrijaam. Elektrijaama ehitaja ehitas Californias maagaasijaama. Katlatootjatel ja torude paigaldajatel oli ehitusviivitusi tehase auruliinidel kasutatavate eelsoojendus- ja pinget leevendavate meetodite tõttu. Ettevõte võttis kasutusele induktsioonkuumutustehnoloogia, et suurendada tõhusust, eriti töödel keskmiste ja suurte auruliinidega, kuna nende tükkide kuumtöötlemine võtab töökohal kõige rohkem aega.
Induktsioontekkide keeruliste kujundite ümber mähkimise lihtsus, näiteks selles maagaasielektrijaamas, võib lühendada kuumtöötluse aega.
Tavalisel 16-tollisel. 2-tollise keevitusseade. seina paksus, induktsioonkuumutamine suutis kahe tunniga vähendada temperatuuri saavutamise aega (600 kraadi) ja veel ühe tunni jooksul jõuda leotustemperatuurini (600 kraadi kuni 1,350 kraadi), et stressi leevendada.
