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Revista do Aço

Fabricação de tubos e microtubos de ligas metálicas laminadas e soldadas de ultraprecisão

Fabricação de tubos e microtubos de ligas metálicas laminadas e soldadas de ultraprecisão
O  assunto deste artigo é a fabricação de tubos de metal por meio de laminação contínua e soldagem longitudinal. O produto final é feito em linha a partir de uma fita plana de liga metálica. As dimensões variam de D 1,5 x 0,05 mm no início e são ilimitadas acima disto.

Fabricação de tubos e microtubos de ligas metálicas laminadas e soldadas de ultraprecisãoOs seguintes materiais podem ser processados:

Aço

• Aço inoxidável
• Ligas Al-Ni (alumínio-níquel)
• Ligas de cromo

Preparação de fita de liga metálica

A preparação de fita engloba as seguintes etapas:
• Desenrolamento
• Roda de polir/acumulação de fita (opcional)
• Soldagem transversal (opcional)
• Incisão em linha (corte) para a largura solicitada (opcional)
• Enrolamento e/ou trituração dos resíduos dos cortes das aparas

Importante para essas operações anteriores das etapas de laminação e soldagem, é essencial para manipular a liga metálica de forma tranquila e suave. Isto significa evitar e eliminar qualquer potencial de dano mecânico à fita e posteriormente exercer o mínimo de tensão sobre ela. Isto exige a construção completa, precisa e exata do equipamento correspondente (por exemplo, o diâmetro e o paralelismo dos cilindros acumuladores).

Fabricação de tubos e microtubos de ligas metálicas laminadas e soldadas de ultraprecisãoO acumulador de equipamentos opcional e o soldador transversal permitem que um produto sem parada contínuo, excedendo o comprimento de qualquer bobina única. Apesar da etapa adicional de processo de emenda e soldagem das fitas juntas, a qualidade garantida e as propriedades da soldagem transversal permitem que esta junção permaneça dentro do tubo acabado e não precise ser extraído nas operações posteriores mais tarde.

Itens principais da formação da fita

Significado da laminação da fita tranquila, suave e precisa, por meio de laminação (laminador de tubos)

A extensibilidade de todo elástico – o material plástico está disponível apenas uma única vez, sem a aplicação de recozimento

O grau de extensibilidade utilizado no processo de fabricação (laminação, compactação, enrolamento), como uma parte da extensibilidade total disponível, portanto, já não está à disposição para aplicações posteriores do produto final (encaixes, tubulação de dobra, etc.)

Fabricação de tubos e microtubos de ligas metálicas laminadas e soldadas de ultraprecisãoUma laminação áspera e agressiva – caracterizada por uma duração demasiada curta da laminação, poucas posições de laminação, estratégia de laminação não otimizada (flor) – induz a uma tensão inerente e estresse dentro da fita e do tubo

Isto irá desestabilizar a posição e o rastreamento do tubo não soldado dentro da posição da laminação/laminador de tubos e agravar/impedir a soldagem

A fabricação econômica de tubos de paredes finas (por exemplo, 0,1 mm espessura de parede em velocidade de linha de 30 m min-1) necessita de alta precisão, para assegurar a soldabilidade. Um diferencial de altura das arestas da fita não soldada de apenas 0,05 mm (50 mícron – 2 mils) irá reduzir o fator de solda em 50%, no exemplo acima referido; um produto desse tipo seria inútil

Nas aplicações descritas a laminação real não tem nenhum lubrificantes. Assim, qualquer processo de limpeza elaborador da tubulação soldada (interior e exterior) será redundante e pode ser eliminado

Exemplo de ferramentas de formação e posição (bancada) D12 x 0.1 – 1.4404

A flor de formação e configuração de posição pode variar para o exemplo mostrado dependendo das dimensões de tubulação e matérias-primas.

Processo de soldagem

Para capitalizar os benefícios ganhos com o processo de formação gentil e tranquilo, deve ser aplicado um processo de soldagem com a utilização de energia mínima.

Isto no interesse da

• Menor alteração / transformação possível na estrutura de grão pequeno
• Geração térmica mínima da tensão inerente e estresse
• Melhor forma e geometria de solda possível e ideal

Fabricação de tubos e microtubos de ligas metálicas laminadas e soldadas de ultraprecisãoOs requisitos para a fabricação da tubulação e da formação do rolo de tubo/laminadores e soldagem por meio de processos de soldagem comumente aplicados

• Laser
• TIG
• Plasma

são melhor realizados por meio de soldagem a laser.

A escolha a ser selecionada entre soldagem condutiva térmica e soldagem capilar, passa para soldagem condutiva térmica, tendo em consideração a menor quantidade de indução de energia e a espessura de parede leve (fina).

A linha de soldagem é configurada de forma que seja alcançado o menor diâmetro do ponto de solda possível combinado com a maior densidade de energia de entrada. Esta alta densidade de energia cria um pequeno banho de derretimento, cujo calor é bem distribuído e de forma uniforme na seção transversal do tubo, no qual ocorre um rápido ciclo de arrefecimento.

Fabricação de tubos e microtubos de ligas metálicas laminadas e soldadas de ultraprecisãoPosteriormente a linha de soldagem é equipada com um sistema de rastreamento de costura de solda – isto também com o objetivo do menor diâmetro do ponto de solda possível. O mecanismo de rastreamento da costura da solda garante que a ótica da solda siga os inevitáveis movimentos rotatórios da tubulação não soldada, e orienta e coloca o feixe de laser sempre em primeiro lugar no eixo do tubo e em segundo lugar sempre exatamente a meio caminho a lacuna de solda.

Material 1.4541

Fontes:

Relatório final das instalações de pesquisa (em inglês, Research facilities final report)

Center for fuel cell technologies Ltd.

Günther-Köhler-Institute – joining technologies and materials testing Ltd.

Dechema e.V., Karl Winnacker Institute

Schlussbericht der Forschungsstellen

Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH

Günther-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung (g)GmbH

Dechema e.V., Karl Winnacker Institut

„Werkstoff- und fügetechnische Analyse und Optimierung eines Reformers für Brennstoffzellenanwendungen“

Para mais informações: www.cancunconsult.com

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