Como obter soldagens de costura com vazamento seco nos tanques de combustível sem queima ou distorção?

A soldagem de costura do tanque de combustível à prova de vazamento requer uma sobreposição consistente entre as pepitas de soldagem adjacentes, contato estável entre eletrodo e roda, entrada de calor controlada e rastreamento preciso ao longo da flange.A queima indica geralmente calor excessivo ou localmente concentrado, enquanto a distorção é afetada pela entrada total de calor, geometria do tanque, suporte de fixação e sequência de soldagem.

Este artigo discute a soldagem de costura de resistência industrial de tanques de combustível de aço recém fabricados e não utilizados e recipientes metálicos selados semelhantes.Não é um guia para reparar tanques que tenham contido combustívelOs tanques de combustível usado podem reter vapores inflamáveis e exigem procedimentos de segurança especializados.

O que torna uma soldadura de vedação de tanque de combustível permeável?

A soldagem por costura de resistência é uma forma contínua de soldagem por resistência.Eletrodos de roda giratória aplicam pressão e conduzem corrente de soldagem enquanto a peça se move ao longo do caminho de soldagem.

O processo cria uma série de pepitas de solda ao longo das flanges de chapa de metal sobrepostas.Estas pepitas devem sobrepor-se suficientemente e permanecer consistentes em toda a costura.

Como as nozes de solda sobrepostas formam uma costura contínua

Durante a soldagem, a corrente passa pela área de contato entre as duas folhas. A resistência elétrica gera calor, enquanto os eletrodos de rolo mantêm a pressão na junção.Dependendo do programa de solda, a corrente pode ser entregue em pulsos controlados à medida que os eletrodos viajam ao longo da flange.

Quando a relação entre a frequência do pulso e a velocidade da roda é correta, uma pepita se sobrepõe à outra para criar uma costura contínua.

Se a roda viajar muito rápido para o programa de pulso selecionado, a distância entre as pepitas pode aumentar.Se a velocidade for demasiado baixa ou a entrada de calor for excessiva, a articulação pode sofrer de expulsão, indentamento pesado, queima ou distorção térmica desnecessária.

Uma costura hermética é, portanto, criada por uma combinação controlada de:

• Temporização da corrente e do pulso de solda
• Velocidade da roda do eléctrodo
• Força aplicada ao eléctrodo
• Tamanho e sobreposição das peças
• Instalação de flanges
• Alinhamento e localização das rodas
• Eletrodos e resfriamento da peça de trabalho
• Espessura do material e condição da superfície

Nenhuma variável pode garantir por si só uma junta fechada.

Por que uma soldadura de aparência contínua ainda pode vazar

As marcas deixadas pelas rodas dos eletrodos mostram o percurso do processo de soldagem, mas não revelam a condição interna completa da junção.

Uma costura visualmente contínua pode ainda ter fugas devido a:

• Superposição insuficiente entre as nuggets de solda adjacentes
• Perda local de contacto do eléctrodo
• Espaços entre as flanges do reservatório
• Superposição de folhas inconsistente
• Roda de rastreamento que se afasta do centro da articulação
• Contaminação por óleo, óxido, resíduo de revestimento ou lubrificante de estampação
• Uma posição de arranque e parada mal controlada
• Alterações da velocidade ou da pressão em torno das curvas
• Poros internos ou pequenas rachaduras
• Desgaste dos eléctrodos durante a produção contínua

Por esta razão, a inspecção visual deve ser acompanhada de um ensaio de fuga definido.

A resistência a vazamentos não significa automaticamente qualificação estrutural

Dependendo da aplicação, o conjunto soldado pode também ter de satisfazer os requisitos para:

• Força da costura
• Resistência à fadiga
• Resistência à vibração
• Ciclos de pressão
• Desempenho de impacto
• Estabilidade dimensional
• Proteção contra corrosão
• Adesão do revestimento
• Performance de vedação a longo prazo

Os critérios de aceitação devem basear-se no desenho do produto, nas normas aplicáveis e nos requisitos internos de qualidade do fabricante do reservatório.As perdas e o desempenho mecânico devem ser avaliados separadamente..

Por que os tanques de combustível são difíceis de costurar?

Os tanques de combustível combinam chapas finas, longos caminhos de soldagem e geometria tridimensional.posição da peça e contacto do eléctrodo do que uma simples costura reta num tampão de ensaio plano.

A folha fina é sensível à entrada de calor

Uma mudança relativamente pequena no processo pode mover a soldagem de fusão insuficiente para expulsão ou queima.

O excesso de calor pode amolecer a folha excessivamente, expulsar o material fundido ou criar um buraco através da junção.

A janela de processo utilizável é afectada pela qualidade da chapa, espessura, revestimento, largura da flange, condição de contacto e velocidade de produção.Os parâmetros desenvolvidos para um reservatório não devem ser copiados diretamente para outro reservatório sem validação..

A geometria complexa do tanque afeta o rastreamento das rodas

Os tanques de combustível de motocicletas, tanques de automóveis e outros recipientes formados têm muitas vezes costuras curvas, alturas variáveis e áreas de acesso estreitas.Os eletrodos de rolos devem permanecer correctamente posicionados enquanto seguem estas características.

Os desafios geométricos comuns incluem:

• Ângulos apertados ou pequenos raios
• Paredes curvas do reservatório
• Alterações da altura da flange
• Variações da largura da flange
• Acesso restrito perto das aberturas ou dos suportes de enchimento
• Springback local em conchas estampadas
• Diferenças entre componentes da esquerda e da direita
• Localização incoerente das duas metades do reservatório

Se a roda não permanecer no centro da sobreposição, a pressão aplicada e a corrente de soldagem podem deslocar-se para um lado da flange.indentamento excessivo ou vazamento local.

Mudanças de adaptação da parte Resistência ao contacto

A resistência elétrica e a distribuição de calor na junção dependem em parte da forma como as duas folhas entram em contacto umas com as outras.

Os problemas de adaptação podem incluir:

• Espaços excessivos nas flanges
• Borbulhas ou bordas danificadas
• Largura de sobreposição inconsistente
• Desalinhamento entre as metades do reservatório
• Ondulação local
• Estampagem de springback
• Deformação induzida por fixação
• Variação das dimensões entre os lotes de produção

Uma máquina de soldar não pode compensar completamente os componentes estampados instáveis.um desenho de sobreposição adequado e um dispositivo que mantenha o ajuste exigido.

Revestimentos e contaminação da superfície afetam a estabilidade

O óleo, a poeira, a ferrugem, os óxidos e os resíduos de estampagem podem alterar a resistência de contacto entre as folhas e entre a peça e os eléctrodos.Certos revestimentos também podem aderir à superfície do rolo ou aumentar a taxa de desgaste do eletrodo.

As possíveis consequências incluem:

• Geração de calor instável
• Espetos ou expulsões de soldadura
• Sobreaquecimento local
• Recuperação de eléctrodos
• Marcas irregulares das rodas
• Consistência reduzida das pepitas
• Revestimento mais frequente dos eletrodos
• Fugas que só aparecem após uma produção prolongada

A área de solda deve ser entregue numa superfície definida e repetível.Os métodos de limpeza e de preparação da superfície devem ser escolhidos de acordo com o material e o revestimento, em vez de serem aplicados como um tratamento universal..

Defeitos comuns na soldadura das costuras dos tanques de combustível e suas prováveis causas

A redução ou o aumento da corrente sem identificar o padrão de defeito pode introduzir um problema diferente.

Fugas ou furos de solda

O primeiro passo consiste em determinar exatamente onde o reservatório perde água.

Uma fuga repetida no mesmo local pode indicar um problema geométrico ou de ferramenta, como uma lacuna local na flange, um desvio na trajectória das rodas ou uma perda de pressão.As fugas aleatórias distribuídas ao longo da costura podem estar associadas a peças instáveis, contaminação, variação de corrente ou desgaste progressivo dos eletrodos.

As fugas no início e no fim da costura requerem frequentemente uma atenção separada, porque a secção de fechamento deve sobrepor-se à área previamente soldada sem criar um acúmulo excessivo de calor.

Quebra-cabeça da folha

A queima ocorre quando a chapa fica excessivamente quente ou quando o calor se concentra em uma área pequena.

• Corrente de soldagem excessiva
• Duração do pulso de corrente inadequada
• Velocidade da roda muito baixa
• Força insuficiente ou instável no eléctrodo
• Um espaço entre as duas folhas
• Área de contacto estreita ou danificada
• Contaminação na articulação
• Eletrodos de rodas desgastados ou desalinhados
• Acúmulo de calor durante a produção contínua

Se a transmissão de calor aparecer apenas em curvas ou transições de partes, o problema pode estar relacionado com uma redução da velocidade de viagem real, uma alteração no ângulo de contato ou uma flange inconsistente.Se continuar ao longo de uma linha reta, devem ser revistas a configuração geral da entrada de calor e a condição de arrefecimento.

Distorção excessiva do tanque

A distorção é frequentemente atribuída inteiramente à corrente de soldagem, mas a forma final do tanque é influenciada por vários fatores interativos.

Estes incluem:

• Calor total introduzido na camada
• Rigidez da casca do tanque
• Projeto da flange
• Localização da fixação e força de fixação
• Direção de solda
• Sequência de solda
• Condição de arrefecimento
• Temperatura no momento da libertação do dispositivo
• Tensão residual nas peças estampadas

Reduzir a corrente demasiado pode diminuir a distorção, mas produzir uma costura sub-soldada e com vazamento.O objectivo é controlar o processo total, em vez de trocar um problema dimensional visível por um defeito de soldagem interna.

Nuggets de solda intermitentes ou desiguais

Uma costura intermitente pode ocorrer quando os pulsos de corrente, o movimento da roda e a força aplicada não são adequadamente coordenados.Uma perda momentânea do contacto das rodas pode interromper a corrente ou reduzir a pressão na articulação.

Quando este defeito aparecer, rever:

• Velocidade da roda ao longo de todo o percurso
• Sincronização entre pulsos de corrente e movimento
• Força do eléctrodo nas transições de altura
• Elevação ou descarga das rodas
• Contaminação da superfície
• Registros de monitorização da corrente
• Repetibilidade da posição de parte

Marcação, recolha e desgaste dos eléctrodos

Os eletrodos de rolo são ferramentas de processo, não componentes permanentes.

A marcação pesada ou a recolha de materiais podem estar relacionadas com:

• Força excessiva no eléctrodo
• Perfil de roda inadequado
• Alinhamento inadequado das rodas
• Frigorífico inadequado
• Revestimento ou contaminação da chapa
• Input de calor excessivo
• Limpeza ou curativo atrasados
• Descolagem das rodas

A manutenção dos eléctrodos deve basear-se no desgaste real, na qualidade da soldagem e nos registos de produção.Um intervalo fixo de preparação só deve ser estabelecido após observação do processo em condições de produção representativas..

Quais são as variáveis de processo que controlam a qualidade da solda da costura?

A soldagem de costura estável depende da interação de várias variáveis.

Temporização da corrente e do pulso de solda

A corrente de soldagem afeta a velocidade com que o calor é gerado na interface da folha.

Uma corrente excessiva ou pulsos muito longos podem causar expulsão, queima e desgaste acelerado do elétrodo.

O programa correto depende de:

• Grau do material
• Espessura das duas folhas
• Revestimento de superfície
• Instalação de flanges
• Perfil do eléctrodo
• Força aplicada
• Velocidade da roda
• Condição de arrefecimento
• Força de costura e desempenho de vazamento exigidos

Não existe um valor de corrente de solda universal para todos os tanques de combustível.

Velocidade da roda do eléctrodo

A velocidade da roda afecta tanto o tempo do ciclo de produção como a distribuição do calor.

Quando a velocidade é demasiado elevada, o tempo de aquecimento disponível pode ser insuficiente e a distância entre as pepitas pode tornar-se demasiado grande.A acumulação térmica excessiva pode levar a um afundamento profundo, expulsão, distorção ou queima.

O controle de movimento é especialmente importante em torno de costuras curvas. Uma máquina ou robô programado pode reduzir sua velocidade de viagem em um canto.A entrada de calor local pode aumentar mesmo que a configuração atual permaneça inalterada.

Força do eléctrodo

A força do eletrodo mantém as folhas juntas e afeta a resistência ao contato elétrico.

A força insuficiente pode provocar contacto instável, salpicos, expulsão ou aquecimento local excessivo. A força excessiva pode produzir marcas de rodas pesadas, reduzir a resistência da interface ou deformar a flange.

A força deve permanecer estável em toda a costura, incluindo quando a orientação da roda ou a altura do reservatório mudar.

Superposição de nuggets de solda

Para uma costura selada, cada pepita deve se conectar efetivamente com as pepitas adjacentes.A sobreposição excessiva combinada com um elevado consumo de calor pode causar acumulação térmica desnecessária..

A sobreposição de nuggets é influenciada por:

• Frequência do pulso de corrente
• Duração do pulso
• Velocidade da roda
• Diâmetro da pepita
• Largura de contacto do eléctrodo
• Material e espessura

A sobreposição necessária deve ser confirmada por ensaios de fuga e inspecções destrutivas periódicas, em vez de ser assumida a partir das marcas externas das rodas.

Espessura da folha, material e revestimento

O aço com baixo teor de carbono, o aço revestido, o aço inoxidável e o alumínio não respondem de forma idêntica à soldagem por costura.Mesmo dois aços de espessura semelhante podem exigir programas de soldagem diferentes se seus revestimentos ou condições de superfície forem diferentes.

O processo deve ser desenvolvido para o material de produção real, podendo a substituição de testes não revestidos por partes de produção revestidas produzir resultados enganosos.

Largura da flange e ajuste da articulação

A flange deve proporcionar espaço suficiente para que a roda do eléctrodo siga a costura, mantendo a pressão sobre a sobreposição pretendida.Uma flange que é muito estreita ou dimensionalmente inconsistente aumenta o risco de rastreamento da roda fora do centro da articulação.

Por conseguinte, a máquina, o perfil do rolo e a fixação devem ser revistos em conjunto com:

• Largura nominal da flange
• Tolerância de flange
• Superposição de folhas
• Distância entre as bordas
• Raio do canto
• Lacunas locais
• Acessibilidade ao longo de toda a linha

Como evitar queimaduras durante a soldadura do tanque de combustível

A queima deve ser tratada através de uma sequência controlada de resolução de problemas.

1Determinar se o defeito é local ou contínuo

Uma linha contínua de superaquecimento normalmente aponta para a relação geral entre corrente, tempo de pulso e velocidade.

Um defeito que apareça apenas numa esquina, na transição da flange ou numa localização específica é mais provável que envolva geometria local, localização das rodas, redução de velocidade, ajuste ou variação de pressão.

Marque a localização do defeito e compare-a com o caminho da máquina antes de alterar o programa de soldagem completo.

2Corrente de equilíbrio, tempo de pulso e velocidade de viagem

A mudança de várias variáveis ao mesmo tempo torna difícil identificar qual ajuste melhorou ou piorou o resultado.

Um ensaio controlado deve:

1. Gravar o programa original e a condição do eléctrodo.
2. Alterar uma variável definida.
3. Partes representativas da solda.
4. Inspecionar a costura e realizar o ensaio de vazamento especificado.
5. Compare o resultado com a condição anterior.
6. Repita o ensaio para confirmar a consistência.

A configuração final deve funcionar durante a produção contínua, não apenas numa máquina a frio e numa amostra cuidadosamente preparada.

3. Melhorar o ajuste da peça e a consistência da flange

Se ocorrer uma queima onde a flange tem uma lacuna, a redução da corrente pode criar soldagem insuficiente em áreas corretamente montadas.A causa raiz é então a consistência parcial em vez do nível geral de corrente.

Verifique as peças estampadas, o suporte do dispositivo e a sequência de fixação.

4. Manter o contacto do eléctrodo e arrefecimento

Verifique se os eletrodos da roda:

• De peso superior a 200 g/m2
• Recuperação de material
• Danos na superfície
• Descolamento
• Desalinhamento das rodas superior e inferior
• Rotação inconsistente
• Canais de arrefecimento bloqueados
• Alterações no caudal ou na temperatura da água de arrefecimento

Uma roda danificada reduz a estabilidade da área de contato e pode concentrar calor em pontos isolados.

5- Monitorizar o acúmulo de calor durante a produção contínua

Um processo pode passar no primeiro ensaio, mas tornar-se instável após ciclos repetidos.

Para a validação da produção, testar peças desde o início, o meio e o final de uma corrida representativa.

Como reduzir a distorção sem criar uma costura sub-soldada

O objectivo não é eliminar o calor, mas introduzir calor controlado suficiente para formar uma camada qualificada sem aquecer desnecessariamente a casca do tanque circundante.

Controle da entrada total de calor, não apenas da corrente de pico

O aquecimento total é influenciado pela corrente, a duração do pulso, o espaçamento do pulso, a velocidade da roda e o número de soldas bem espaçadas.Uma corrente de pico mais baixa combinada com um longo período de aquecimento ainda pode introduzir calor excessivo.

O programa de solda deve ser avaliado como um ciclo térmico completo.

Apoiar o tanque perto da flange de solda

A fixação deve apoiar o reservatório suficientemente perto da costura para controlar o movimento e manter a fixação.a ferramenta não deve obstruir o caminho do rolo nem forçar a flange a uma posição não natural;.

Os suportes ajustáveis podem ser necessários quando uma máquina produz vários modelos de tanques.

Planejar a sequência de soldagem

Para estruturas complexas de tanques, a posição de partida, a direção de solda e o método de fechamento da costura podem afetar o movimento térmico.As operações de posicionamento preliminares ou de fixação podem também ser necessárias antes da solda contínua das costuras..

A sequência adequada deve ser desenvolvida a partir da geometria do reservatório, em vez de ser copiada de outro produto.

Mantenha a parte controlada durante o arrefecimento inicial

A liberação do tanque imediatamente após a soldagem pode permitir que a tensão residual mova a casca enquanto o material ainda estiver quente.A sequência de fixação deve manter o conjunto controlado durante o período de arrefecimento inicial.

O tempo de retenção deve ser validado em relação ao ciclo de produção real e aos requisitos dimensional.

Processo de solda e validação de amostras recomendado pela HAIFEI

Um projeto de solda de revestimento de tanques de combustível deve passar da revisão dos requisitos para testes de produção repetidos.O objectivo é selecionar o equipamento com base nos resultados reais de solda em vez de uma potência nominal assumida.

1Revisão do desenho e dos requisitos

Os engenheiros da HAIFEI analisam primeiro o desenho do tanque, o material, a espessura, a estrutura da flange, o caminho de soldagem, a capacidade de produção e os requisitos de inspecção.

Nesta fase, podem ser identificados problemas potenciais, tais como acesso insuficiente aos rolos, flanges estreitas ou transições de curva difíceis, antes de a configuração da máquina ser confirmada.

2Preparação de amostras representativas

O cliente deve fornecer peças estampadas representativas sempre que possível.Condição de ajuste e de formação.

3Desenvolvimento inicial do processo

Os ensaios iniciais são utilizados para desenvolver uma combinação viável de:

• Corrente de solda
• Programa de pulso
• Força do eléctrodo
• Velocidade da roda
• Perfil do eléctrodo
• Suporte de fixação
• Condição de arrefecimento
• Sequência de arranque e de parada

Todas as configurações e observações relevantes devem ser registadas para que o processo possa ser repetido e comparado.

4Avaliação das fugas, resistência e distorção

As amostras soldadas devem ser avaliadas utilizando os métodos aprovados pelo cliente.

Dependendo do projecto, a avaliação pode incluir ensaios de fuga, medição dimensional, ensaios de descascagem, inspecção de secção ou outros ensaios especificados.

5Produção de ensaios repetidos

Uma vez estabelecido um processo inicial, são necessários ensaios de soldagem repetidos para verificar se os resultados permanecem estáveis à medida que os eletrodos, os dispositivos e as peças de trabalho se aquecem.

O ensaio de amostras de diferentes fases do ensaio ajuda a identificar alterações graduais causadas pelo desgaste, resfriamento, contaminação ou variação das peças dos eletrodos.

6Configuração da máquina e da automação

A configuração final da máquina pode então ser selecionada com base nas amostras aprovadas e nos requisitos de produção.Sistema de movimento, método de carregamento, monitorização do processo e ligação com os testes de vazamento a jusante.

Perguntas frequentes sobre a soldadura por costura do tanque de combustível

P1: O que causa a fuga de uma soldadura de costura do tanque de combustível?

R: As causas comuns incluem a sobreposição insuficiente de nugget de solda, lacunas de flange, erro de rastreamento da roda, corrente ou força instável, contaminação da superfície e sobreposição incompleta no início e no final da costura.

A localização da fuga deve ser identificada antes da alteração dos parâmetros.

P2:Como é possível evitar a queima-perfurada na soldadura por costura de resistência?

R:A prevenção da queima exige um controlo coordenado da corrente, do tempo de pulso, da velocidade da roda, da força do eléctrodo, da instalação e do arrefecimento das peças.

Se o defeito ocorrer apenas numa transição de canto ou de flange, verificar a velocidade local, a posição das rodas e a fixação antes de reduzir a corrente de soldagem global.

P3:Porque é que um tanque de combustível se deforma após a soldadura da costura?

R: A distorção pode ser causada por calor total excessivo, suporte insuficiente do dispositivo, baixa rigidez da casca, sequência de soldagem inadequada ou libertação do tanque enquanto ainda está quente.

A redução da corrente por si só pode criar uma costura sub-soldada, pelo que o controlo dimensional e a qualidade da solda devem ser avaliados em conjunto.

Q4:Uma costura de aparência contínua garante a estanquidade?

R:Não. As marcas contínuas dos elétrodos não confirmam a sobreposição interna das pepitas. O tanque deve passar no teste de vazamento especificado e pode ser necessária uma inspeção destrutiva periódica para verificar a solda interna.

Q5:Que materiais pode uma máquina de solda de costura de tanque de combustível processar?

R:Dependendo da sua configuração, uma máquina de soldadura por costura pode ser avaliada para aço com baixo teor de carbono, aço revestido, aço inoxidável ou certos outros materiais de chapa.

Diferentes materiais e revestimentos exigem programas de soldagem, soluções de eletrodos e validação de amostras separados.

Q6:Qual é a corrente de soldadura correta para um tanque de combustível?

R: Não existe um ajuste de corrente universal. O valor adequado depende do material, espessura da folha, revestimento, condição da flange, força do eléctrodo, perfil da roda,velocidade de solda e desempenho da costura exigido.

O ajuste deve ser desenvolvido através da solda de amostras com material de produção real.