感应钎焊的原理及应用范围

感应钎焊的原理及应用范围
感应钎焊是依靠工件在交流电的交变磁场中产生感应电流的电阻热来加热的钎焊方法。

由于热量由工件本身产生，因此加热迅速，工件表面的氧化比炉中钎焊少，并可防止母材的晶粒长大和再结晶的发展。

此外，还可实现对工件的局部加热。

感应钎焊时，工件放在感应器内（或附近），当交变电流通过感应器时，在其周围产生了交变磁场，由于电磁感应作用，使工件内产生感应电流，将工件迅速加热。

感应电流的大小可由下式确定：
Z
f ωϕ8.1*44.4Z E I -== 式中Z ——工件的阻抗（Ω）
E ——电动势（V ）
f ——频率（Hz ）
ω——感应圈的匝数
φ——磁通（Wb ）
从上式中可以看到，工件中产生的感应电流的大小与感应圈回路中的交流电的频率、感应圈的匝数和磁通成正比。

感应电流和其他交流电一样，电流通过导体时，沿导体表面电流密度最大，愈往中心，电流密度愈小，这就是所谓的“集肤效应”。

通常取内部的电流密度降至表面的1/2.7处的表面层（其产生的热量为全部电流发生热量的86.5%）厚度称为电流渗透深度，按下式计算：
f
d r μρ5030=
式中d——电流渗透深度（cm）
ρ——电阻率（.Ω.cm）
μ——相对磁导率（H/m）
r
f——频率（Hz）
显然，感应加热的厚度取决于电流的渗透深度。

从上式可以看出，频率愈高，加热厚度愈小，表面加热愈迅速；相对磁导率愈小，加热厚度愈大；而电阻率愈大，加热厚度也愈大。

必须指出，对含有铁磁材料的零件（如可伐），在低温时其相对磁导率很大，而加热至磁性转变温度（居里点）以上时，其相对磁导率（
μ）降低为1。

由于
r
相对磁导率的显著变化，使加热百度也相应改变，故钎焊时可采用较高的频率，一般使用不低于10KHz的高频感应电源。

而非磁性材料（如铜）的磁导率较小，与温度无关，集肤效应小，因而电流分布较均匀，加热也较均匀，故感应钎焊的设备主要由感应电流发生器和感应器组成。

感应圈是传递感应电流的部件，感应圈设计的好坏对加热影响极大。

单匝感应圈的加热宽度小，多匝感应圈的加热宽度大。

对多匝感应圈来说，改变节距可使加热深度大；节距大时，正好相反，但节距不能过大。

感应圈与工件耦合对加热的影响也比较明显。

原则上说，感应圈与工件的耦合，愈紧愈好，这时加热效率最高，加热均匀程度也比较好工；当感应圈与工件距离较大时，改变感应圈的形状与节距，也能改善加热形态，如增加感应圈中间圈的直径或采用不等的节距。

对于多匝内热式感应圈，为改善加热形态，也可用直径变化的感应圈。

对于单匝外热式感应圈，可采用改变感应圈面积的方法来达到较均匀加热的目的。

感应圈大部分由铜管制成，工作时内部通以冷却水。

为了提高热效率，又防
止感应圈与工件发生短路，感应圈与工件的距离为3~6mm。

感应圈的匝距一般为1.5~2.2mm.必要时可根据工件的加热状态来进行适当的调速。

感应钎焊可使用各种钎料。

由于钎焊加热速度很快，钎料和钎剂都在装配时预先放好。

感应钎焊除可在空气中进行外（这时一定要加钎剂），也可在真空或保护气体中进行。

在这种情况下，可同时将工件和感应圈放入容器内，也可将装有工件的容器放在感应圈内，而容器抽以真空或通保护气体。

感应钎焊广泛地用于钎焊钢、不锈钢、铜和铜合金等，即可用于软钎焊，也可用于硬钎焊，主要用来钎焊比较小的工件，特别适用于对称形状的工件，如管状接头、管与法兰、轴和盘的连接等。

本摘至《焊接手册》。