高頻焊接

閱讀：13755時間：2011-03-12 14:30:15

　　高頻焊接就是利用集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)來進(jìn)行鋼管的焊接的，是將鋼板和其它金屬材料對接起來的新型焊接工藝。它起源于上世紀(jì)五十年代，技術(shù)的出現(xiàn)和成熟，直接推動了直縫焊管產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展，是直縫焊管（ERW）生產(chǎn)的關(guān)鍵工序。

高頻焊的介紹

　　高頻焊(high-frequency welding)

　　利用流經(jīng)焊件連接面的高頻電流所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源，使焊件待焊區(qū)表層被加熱到熔化或塑性狀態(tài)，同時通過施加（或不加）頂鍛力，使焊件達(dá)到金屬間結(jié)合的一種焊接方法。

　　高頻焊的基礎(chǔ)在于它應(yīng)用了高頻電流的兩大效應(yīng)：集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。

　　高頻焊原理——借助高頻電流的集膚效應(yīng)可以使高頻電能量集中于焊件的表層，而利用鄰近效應(yīng)，又可控制高頻電流流動路線的位置和范圍。當(dāng)要求高頻電流集中于焊件的某一部位時，只要將導(dǎo)體與焊件構(gòu)成電流回路并使導(dǎo)體靠近焊件上的這一部位，使它們相互之間構(gòu)成鄰近導(dǎo)體，就能實現(xiàn)這個要求。高頻焊就是根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)的具體形式和特殊要求，主要運用集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，使焊件待焊處的表層金屬得以快速加熱而實現(xiàn)焊接。

　　高頻焊通常使用的電流頻率范圍為300～450kHz，有時也使用低至10kHz的頻率。

兩種效應(yīng)

　　一、集膚效應(yīng)：

　　高頻電流僅沿導(dǎo)體表面層流動的性質(zhì)，這是由于導(dǎo)體內(nèi)部磁場的作用而產(chǎn)生， 在導(dǎo)體內(nèi)和導(dǎo)體周圍形成的磁力線，是一些位于導(dǎo)體截面上的同心圓。假設(shè)導(dǎo)體是一些單獨的細(xì)線 組成，則作用到離中心較近的那些細(xì)線上的磁力線要比作用到外面的多，也就是里層的細(xì)線比外層 的細(xì)線具有更大的電感。里層所具有的感抗比外層的大，于是導(dǎo)體中的電流分布將是外面多而中心 少，從而產(chǎn)生集膚效應(yīng)。

　　二、鄰近效應(yīng)：

　　兩個有高頻電流流過的導(dǎo)體，如果彼此相距很近，則高頻電流僅沿兩個導(dǎo)體 相鄰近的一面（當(dāng)導(dǎo)體里的電流方向相反時）或相距較遠(yuǎn)的一面（當(dāng)導(dǎo)體里的電流方向相同時）流 動的性質(zhì)，導(dǎo)體之間相距愈近則鄰近效應(yīng)愈強。另外，臨近效應(yīng)強弱還受導(dǎo)體尺寸與電流滲透深度 （是指導(dǎo)體表面到電流密度減小到表面電流密度 1/2.71 處的距離）之比的影響。對于平板匯流條來 說，其厚度的一半與滲透深度之比愈大，鄰近效應(yīng)愈強。在此值很大的情況下，全部電流將集中到 一個面上（由電流方向決定）匯流條其余部分就沒有電流。假如，在離開通有高頻電流的導(dǎo)體若干 距離的地方，放一些金屬零件，那么由于導(dǎo)體四周所產(chǎn)生的交變磁場的作用，另件中就會感應(yīng)出渦 流來，二者的電流方向在任一瞬間都是相反的，并且都集中在導(dǎo)體和另件鄰近的面上。這種現(xiàn)象叫做鄰近效應(yīng)。

原理

　　高頻焊管是電阻焊管的一種。高頻電流的頻率大多在 200—450 千赫。高頻焊管是利用接觸焊或感應(yīng)焊的方法，使管筒邊緣產(chǎn)生高頻電流，利用高頻電流特有的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，使電 流高度集中在管筒邊緣的焊合面上，依靠金屬自身的電阻，將邊緣迅速加熱至焊接溫度，在擠壓輥 的擠壓下完成壓力焊接。

　　高頻焊管設(shè)備分為電子管振蕩高頻、全固態(tài)感應(yīng)加熱高頻。原理框圖如下：

高頻電源要求

　　針對焊接工藝的技術(shù)難度，對高頻電源有以下要求：

　?、偈褂幂^高的頻率，使得焊縫熱影響區(qū)窄和管內(nèi)壁電流減小。

　?、谝蠛缚p的功率密度大，焊速越快，焊縫質(zhì)量越好。

　　③電子管陽極直流電壓要求穩(wěn)定平滑，其脈動系數(shù)要求達(dá)到1％左右。

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