高频焊概述.
高频焊概述
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第八章 高频焊 教学目标: 1. 了解高频焊的原理、工艺特点、分类及应 用范围; 2. 熟悉爆炸焊的设备与工艺,了解爆炸焊的 基本操作与安全知识。
LEE MAN (SCETC)
高频焊
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第一节 高频焊概述
高频焊(High-Frequency Resistance Welding,HFRW)--高频焊是利用10~500kHz高频电流经焊件连接面产生电阻热,使焊 件待焊区表层被加热到熔化或塑性状态,同时通过施加(或不加) 顶锻力,使焊件达到金属间结合的一种焊接方法。是一种固相电阻 焊方法(除高频熔焊外)。 高频焊发明于20世纪50年代初,并很快应用于工业生产。目前, 高频焊主要应用于机械化或自动化程度颇高的管材、型材生产线。 焊件材质可为钢、非铁金属,管径范围为6~1420mm,壁厚为 0.15~20mm。小径管多采用直焊缝;大径管多采用螺旋焊缝。
LEE MAN (SCETC)
高频焊
(二)高频焊应用范围
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1.可焊接的金属材料
高频焊可焊接低碳钢、低合金高强度钢、不锈钢、铝 合金、钛合金(需用惰性气体保护)、铜合金(黄铜 件要使用焊剂)、镍合金、铝合金等金属材料。
2.结构类型
高频焊除能制造各种材料的有缝管、异型管、散热片管、螺旋散 热片管、电缆套管等,还能生产各种断面的结构型材(T形、Ⅰ 形、H形等)、板(带)材等,如汽车轮圈、汽车车箱板、工具 钢与碳钢组成的锯条、刀具等。
LEE MAN (SCETC)
高频焊
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邻近效应
邻近效应---是指当高频电流在 两导体中彼此反向流动或在一 个往复导体中流动时,电流集 中流动于导体邻近侧的现象。
如图5-1所示。邻近效应随频率增 加而增强,随邻近导体与焊件的越 加靠近而越加强烈,从而使电流的 集中与加热程度更加显著。若在邻 近导体周围加一磁芯,则高频电流 将会更窄地集中于工件表层。 导线与金属板互为邻近导体
高频焊接简介
高频焊接高频焊接起源于上世纪五十年代,它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应,将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。
高频焊接技术的出现和成熟,直接推动了直缝焊管产业的巨大发展,它是直缝焊管(ERW)生产的关键工序。
高频焊接质量的好坏,直接影响到焊管产品的整体强度,质量等级和生产速度。
作为焊管生产制造者,必须深刻了解高频焊接的基本原理;了解高频焊接设备的结构和工作原理;了解高频焊接质量控制的要点。
1高频焊接的基本原理所谓高频,是相对于50Hz的交流电流频率而言的,一般是指50KHz~400KHz 的高频电流。
高频电流通过金属导体时,会产生两种奇特的效应:集肤效应和邻近效应,高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。
那么,这两个效应是怎么回事呢?集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时,电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的,它会主要向导体的表面集中,即电流在导体表面的密度大,在导体内部的密度小,所以我们形象地称之为:“集肤效应”。
集肤效应通常用电流的穿透深度来度量,穿透深度值越小,集肤效应越显著。
这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比,与频率和磁导率的平方根成反比。
通俗地说,频率越高,电流就越集中在钢板的表面;频率越低,表面电流就越分散。
必须注意:钢铁虽然是导体,但它的磁导率会随着温度升高而下降,就是说,当钢板温度升高的时候,磁导率会下降,集肤效应会减小。
邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时,电流会向两个导体相近的边缘集中流动,即使两个导体另外有一条较短的边,电流也并不沿着较短的路线流动,我们把这种效应称为:“邻近效应”。
邻近效应本质上是由于感抗的作用,感抗在高频电流中起主导的作用。
邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高,如果在邻近导体周围再加上一个磁心,那么高频电流将更集中于工件的表层。
这两种效应是实现金属高频焊接的基础。
高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面;而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。
高频焊的原理及应用
高频焊的原理及应用1. 高频焊的原理高频焊是一种利用高频电能产生的热量来进行焊接的方法。
在高频焊中,通过高频电源产生高频电流,使电流通过工件表面产生雷电放电,从而产生高温和高压,使工件表面材料熔化融合,实现焊接。
高频焊的原理可以归纳为以下几个方面:•高频电源的工作原理:高频电源通过变压器将市电的电压变换成高频电压,然后将高频电压输送到电焊头上。
电焊头中的电极产生高频电流,通过工件表面产生雷电放电。
•雷电放电的作用:雷电放电产生高温和高压,使工件表面材料熔化融合。
雷电放电的过程中,工件表面的材料会发生融化、挥发和气化等过程,同时也会产生高速高压的气流,将气流中的杂质带走,从而确保焊接的质量。
•电阻加热原理:高频焊中的雷电放电过程可以看作是电阻加热的一种形式。
所谓电阻加热,是指通过电流通过物体产生的电阻,产生热量来加热物体。
在高频焊中,电流在工件表面产生雷电放电,形成电阻加热。
2. 高频焊的应用高频焊具有以下一些特点,因此在一些特定领域有广泛的应用。
•快速焊接速度:高频焊具有焊接速度快的特点,可以大大提高生产效率。
在一些需要大量焊接的工业生产中,高频焊是一种重要的焊接方法。
•焊接质量高:高频焊可以在短时间内将工件表面材料熔化融合,因此可以实现焊缝的快速形成。
同时,由于雷电放电过程中产生了高速高压的气流,可以将焊接区域内的杂质吹散,确保焊接质量。
•应用范围广:高频焊可以应用于各种材料的焊接,包括金属、塑料和合成材料等。
因此在许多领域都有广泛的应用,例如汽车制造、建筑业和家用电器制造等。
•节能环保:高频焊凭借其快速高效的特点,可以大大减少焊接过程中的能源消耗。
与传统的焊接方法相比,高频焊具有更高的能源利用率,因此具有较好的节能环保效果。
除了以上特点之外,高频焊还具有灵活性高、焊接表面平整等特点,因此在一些对焊接质量要求较高的领域有广泛的应用。
3. 高频焊的注意事项在使用高频焊进行焊接时,需要注意以下几个方面:•安全使用:高频电流可以产生较大的电压和电流,因此使用高频焊时应严格遵守操作规程,确保安全。
高频焊接原理
高频焊接原理
高频焊接是一种利用高频电磁感应加热技术进行焊接的方法。
它主要通过高频电流在工件表面产生感应电流,从而
产生热量。
具体原理如下:
1. 高频发生器产生高频电流:高频发生器将电源的低频电
流通过变压器和振荡电路的调节,产生高频电流。
2. 高频电流产生感应电流:高频电流通入焊接工件的金属
部分时,会产生感应电流。
这是根据法拉第电磁感应定律,即当导体中有变化的磁场时,就会产生感应电流。
3. 感应电流加热工件:感应电流在焊接工件中产生热量,
使金属局部加热到焊接温度。
由于高频电流通过工件时,
主要集中在工件表面,因此焊接过程主要发生在金属表面。
4. 熔化和焊接:当金属达到焊接温度后,通过压力使金属接触并熔化,形成焊缝。
焊接完成后,松开压力,焊接点冷却后即可完成焊接。
高频焊接具有快速、高效、无污染等优点,广泛应用于金属焊接、热处理以及其他工业领域。
高频焊
讲解人:韩兆波
第五单元 高频焊
5.1 高频焊概述
综合知识模块
5.2 高频焊设备与工艺 5.3 典型材料的高频焊
5.1 高频焊概述
高频焊(high-frequency resistance welding,HFRW) 利用10~500kHz的高频电流经焊件连接 面产生电阻热,并在施加(或不施加)压力的 情况下,达到金属结合的一种焊接方法。
5.3 典型材料的高频焊
5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 螺旋缝管的高频焊 螺旋翅片管的高频焊 型钢的高频电阻焊 板(带)材的高频电阻焊
5.3.1 螺旋缝管的高频焊(了解)
5.3.2 螺旋翅片管的高频焊(掌握)
5.3.3 型钢的高频电阻焊
5.3.4 板(带)材的高频电阻焊
三、焊接工艺参数的选择
影响高频焊管质量的主要因素有: 1.电源频率 2.会合角的选择 3. 管坯坡口形状
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4.电极触头、感应圈及阻抗器安放位置 1)电极触头位置 2)感应圈位置 3)阻抗器位置 5. 输入功率的选择 6.焊接速度的选择 7. 焊接压力的选择
2.禁止开门操作设备,在经常开闭钓门上
设置联锁门开关,保证只有门处在紧闭时,
才能启动和操作设备。
3.停电检修时,必须拉开总配电开关,并 挂上有人操作、不准合闸的标牌;在打开机 门后,还需用放电棒使各电容器组放电。放 电后,才开始具体检修操作。 4.一般都不允许带电检修;如实在必要时, 操作者必须穿绝缘鞋、带绝缘手套,并必须 另有专人监护。
5.1.1 高频焊的基本原理(了解) 一、高频焊的基本类型
根据高频电能导入方式,高频焊可分为高频 电阻焊和高频感应焊两种。 高频电阻焊时,电流是通过电极触头直接接 触导入焊件实施焊接的,故又称高频接触焊。 集肤效应是指高频电流倾向于在金属到体表 面流动的一种现象。 邻近效应是指当高频电流在两导体中彼此反 向流动或在一个往复导体中流动时,电流集 中流动于导体邻近侧的现象。
高频焊概述
高频焊概述高频焊是在50年代初发明并应用于生产的。
它是用流经工件连接面的高频电流所产生的电阻热加热,并在施加(或不施加)顶锻力的情况下,使工件金属间实现相互连接的一类焊接方法。
它类似普通电阻焊,但存在着许多重要差别。
高频焊时,焊接电流仅在工件上平行于接头连接面流动,而不象普通电阻焊那样,垂直于接头界面流动,高频电流穿透工件的深度,取决于电流频率、工件的电阻率及磁导率。
频率增加时,电流穿透的深度减小,而且分布也更加集中。
通常高频焊采用的频率范围为300~450kHz,有时也使用低至10kHz频率。
但都远高于普通电阻焊所使用的50Hz频率。
由于高频焊接时电流集中分布于工件表面很浅很窄的区域内,所以就能使用比普通电阻焊小得多的电流(能量耗损也小得多)使焊接区达到焊接温度;从而可使用比较小的电极角头和角头压力,并能极大地提高焊接速度和焊接效率。
要成功地进行高频焊,还必须考虑其他一些因素,如金属种类和厚度等。
连接表面处过高的热传导,会削弱焊缝的质量。
所以焊接高热传导材料的速度,就要比焊接低热传导的高。
高频焊时,满意的焊缝通常就是在大气气氛中生产的;高频焊时,除焊接某些黄铜件外,一般都不使用焊剂;只在焊接象钛等与氧和氮反应非常快的一类金属时,才需用惰性气体保护。
焊接碳钢和许多其他合金时,在通常焊接过程中甚至还可以用水或可溶性油做为冷却剂喷浇焊接区。
高频焊特点及分类高频焊与其他焊接方法相比具有一系列优点:(1)焊接速度高由于电流能高度集中于焊接区,加热速度极快,而且在高速焊接时并不产生“跳焊”现象,因而焊束可高达150甚至200m/min。
(2)热影响区小因焊速高,工件自冷作用强,故不仅热影响区小,而且还不易发生氧化,从而可获得具有良好组织与性能的焊缝。
(3)焊前可不清除工件待焊处表面氧化膜及污物对热轧母材表面的氧化膜、污物等,高频电流是能够导通的,因而省掉焊前清理工序也能焊接。
(4)能焊的金属种类广,产品的形状规格多不但能焊碳钢、合金钢,而且还能焊通常难以焊接的不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金,以及镍、钛、锆等金属。
高频焊highfrequencywelding)知识
高频焊(high-frequency welding)知识一、高频焊基本原理1.1 高频焊基本类型根据高频电能导入方式,高频焊可分为高频接触焊和高频感应焊二类。
(1)高频接触焊带材成形为管坯,并在挤压辊作用下使对口两端呈V形,即构成V形焊接区,V形的顶点称会合点。
高频接触焊时电流从电极直接输入(图1a),由于集肤效应和邻近效应①的作用,使电流主要集中于V形焊接区端面表层,并在邻近会合点处电流密度最大,因而焊透性极好。
同时,为集中V 形回路磁场、增大管坯内表面感抗而减小分流(沿管坯内、外圆周表面构成二个分流回路),需在管坯内安置铁氧体磁心阻抗器。
〔注:①邻近效应(Proximity effect),即两个有高频电流流过的导体,如果彼此相距很近,则高频电流仅沿两导体相邻的一面(当二导体电流方向相反)或相距较远的一面(当二导体里电流方向相同)流动的性质。
〕2. 高频(2)高频感应焊焊接时,感应器通过高频电流而在管坯中产生高频感应电流,可分为两部分:其中流过V形焊接区者即为焊接电流I;另一部分I′则从管坯外周表面流向内周表面形成循环电流(图1b)并引起较大的能量损失。
同理,在管坯内需安置一种成组的簇式阻抗器(铝质集管)。
1.2高频焊的加热特点(1)高频焊的热源高频焊接电流I流过V形焊接区所析出的电阻热,即是高频焊的热源。
(2)焊接区的温度分布V形焊接区如图2所示。
其中①~⑤为加热区间;⑤~⑦(或⑧)为挤压顶锻区间。
在加热区间沿管坯A-A剖面的中层面у方向(即加热深度方向)温度分布如图3所示。
图中曲线表明,由于集肤效应和邻近效应的强烈作用,越靠近对口端面表层电流密度越大,加热强度越大,因而该处温度亦越高;在加热区间沿指向会合点方向的不同位置上(中层面x方向上)温度分布如图1-4a所示,图中曲线表明,由于管坯对口端面形成V形回路使邻近效应逐渐加强,电流密度逐渐增大而使加热强度增大,因而该位置上温度亦越高,加热深度亦越大。
高频焊接_精品文档
高频焊接简介高频焊接是一种常用于金属材料加工的焊接方法,其原理是利用高频电流产生的热量使金属材料融化并连接在一起。
高频焊接具有速度快、效率高、焊缝强度高等优点,因此广泛应用于许多行业,如汽车制造、电子设备制造、航天航空等。
高频焊接的工作原理高频焊接工作原理基于电磁感应现象,主要包括以下几个步骤: 1. 通过高频发生器产生高频电流。
2. 高频电流通过电极引导至焊接区域。
3. 高频电流在焊接区域内产生电磁感应加热效应。
4. 金属材料在高温下融化并连接在一起。
5. 焊接完成后,关闭高频电源,待焊接部位冷却后,焊缝完全形成。
高频焊接的应用领域汽车制造高频焊接在汽车制造行业中应用广泛,主要用于焊接汽车车身零部件,如车身框架、车门、引擎盖等。
高频焊接能够快速且高效地完成焊接工作,提高了汽车制造的生产效率,并且焊接接头强度高,确保了汽车的结构安全和可靠性。
电子设备制造在电子设备制造行业,高频焊接常用于焊接电路板和电子元件。
由于高频焊接的焊缝强度高、质量可靠,因此能够确保电路板和元件的连接牢固,提高了电子设备的性能和使用寿命。
航天航空在航天航空领域,高频焊接被广泛应用于焊接航空航天器件和结构。
高频焊接能够快速、高效地连接金属材料,确保焊接接头强度高,经得起严苛的航天航空环境的考验。
同时,高频焊接还可以减少焊接过程中的变形和残余应力,提高航空航天器件的精度和可靠性。
高频焊接的优点1.高效快速:高频焊接速度快,焊接效率高,能够大大提高生产效率。
2.强度高:高频焊接焊缝强度高,能够确保焊接部位的连接牢固,提高产品的可靠性。
3.变形小:高频焊接过程中,焊接部位的热影响区域较小,能够减少金属的变形,提高产品的精度。
4.适应性强:高频焊接适用于各种金属材料的焊接,包括不锈钢、铜、铝等,具有广泛的应用范围。
高频焊接的缺点1.设备成本较高:高频焊接设备的价格较高,有一定的投资成本。
2.对金属材料的要求高:高频焊接对金属材料的表面质量和准备工作要求较高,需要保证焊接区域的清洁度和平整度。
高频焊接原理
高频焊接原理
高频焊接是一种通过高频电流来加热和加压两个金属件或其他材料进行连接的焊接方法。
其工作原理基于焊接件之间的电阻加热效应和局部加热造成的材料塑性变形。
在高频焊接中,焊接件放置在一个特殊的电极上,并加上电流。
该电流通过电极传导到焊接部位,产生电阻加热效应。
由于焊接件的电阻比较大,电流通过时会产生大量的热能。
这些热能导致焊接部位温度升高,从而使金属件局部熔化。
当焊接部位达到熔点时,外部施加的压力会将熔融的金属移动到接触表面。
随着金属冷却固化,焊接部位形成坚固的连接。
由于加热时间很短,高频焊接通常可以实现快速焊接和高效生产。
高频焊接适用于多种金属和材料,如铝合金、不锈钢、铜等。
它广泛应用于管道焊接、电缆连接、汽车制造和航空航天工业等领域。
总之,高频焊接利用高频电流加热和加压的原理,实现了金属件的快速连接。
通过调节电流和压力等参数,可以获得理想的焊接效果,满足各种工业需求。
高频焊机工作原理
高频焊机工作原理
高频焊机是一种利用高频电流来进行金属焊接的设备。
它的工作原理主要包括以下几个步骤:
1. 高频发生器产生高频电流:高频焊机中的高频发生器产生高频电流,通常在10万赫兹至10兆赫兹之间。
这种高频电流具有较高的频率和较低的电压。
2. 电源输入和变压器提高电压:高频电流通过电源输入系统进入变压器,变压器将电压升高到足够的程度。
提高电压可以使电流更容易通过材料。
3. 定位和夹紧工件:待焊接的金属工件被准确地定位在焊接位置,并通过夹紧装置牢固固定住,以防止在焊接过程中移动。
4. 电极放电:高频电流经过电极引导进入工件。
电极通常是由铜制成的,具有良好的导电性和散热性。
5. 电阻加热:当高频电流通过电极进入金属工件时,会在接触点附近产生大量热量。
这是因为金属具有电阻,电流通过它时会产生电阻加热效应。
6. 金属加热和熔化:由于电阻加热,金属工件接触点附近的温度迅速升高,最终达到熔点。
金属在高温下会变得可塑,使得焊接能够进行。
7. 焊接输出和冷却:一旦金属熔化,焊接过程就可以进行。
一
般情况下,在合适的焊接时间内,焊接输出完成后,焊点会逐渐冷却和固化,形成牢固的焊接接头。
通过这种高频焊接的工作原理,可以实现对不同金属材料的高效焊接,广泛应用于电子、汽车、航空航天等行业。
高频焊接机工作原理
高频焊接机工作原理1 。
高频焊接的概念高频焊是指利用高频能量,以两个或两个以上作品的塑料部件焊接在一起,通过高频加热和融合在一起的材料,如焊接方法的工件,坚固耐用的可靠性和强大的化合物本身同样学位。
为了达到预期的效果焊接,首先是一个铜模高频焊接机固定在适当的地方,然后死在聚氯乙烯化合物的压力下控制机头中的化合物,焊接工艺生产,除了融合不同大小或形态,不同需求的模具。
当直接接触自上而下的电极(无压力的产品),将造成跳火,跳火可以结晶器振动灭火器和损坏,因此,程颢高频率高的机器灵敏度高跳火保护装置-星火电路保护,保护火花,或损害到最低限度,以避免价值。
2 。
高频焊接原则高频焊接的原则,自激振荡管高频电磁场所产生的塑料加工件自上而下的电极在高频电磁场的作用,其内在的分子极化和暴力运动产生热量,死亡的压力下,焊缝无定形。
3 。
高频塑料焊接机使用双面塑料包装,聚氯乙烯焊接,压花,充气用品,玩具,文具,家具,雨具,礼品,包装,药品和医疗用品,手袋,鞋,皮带等制造业。
4 。
地方特色。
频率稳定度利用国际工业波段27.12 --- 40.68兆赫频率,符合国际标准的使用各地区输出强劲,性能可靠使用高价值低- Q报表损失同轴电缆完成,并专为同一调谐器的输出尤为强劲,可以缩短焊接时间和提高生产能力。
高灵敏度火花保护装置这架飞机装备有电子保护火花( 2 D21 ),以及相应的智能火花保护电路(有别于普通继电保护)可以发现有过多的电流,时刻火花能自动切断高频电流,有效抑制火种,在模具和材料,以尽量减少损失。
独特的设计一个新的布局和设计,使用电子电路部的自动化控制和气动元件来完成执行行动过程中,和高度的反弹缸可通过相应的管理制度时间,压力均匀,装载稳定,下降,焊接,无定形,通过时间参数默认情况下,电磁计数,调试,操作简单方便。
真实的成分各组成部分的正式采购渠道,所有的真实材料,欧姆龙继电器,亚德科气动元件,变压器使用的CD -型结构,磁,小损失。
高频焊接技术简介
高频焊接技术简介高频焊接起源于上世纪五十年代,它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应,将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。
高频焊接技术的出现和成熟,直接推动了直缝焊管产业的巨大发展,它是直缝焊管(ERW)生产的关键工序。
高频焊接质量的好坏,直接影响到焊管产品的整体强度,质量等级和生产速度。
作为焊管生产制造者,必须深刻了解高频焊接的基本原理;了解高频焊接设备的结构和工作原理;了解高频焊接质量控制的要点。
1 高频焊接的基本原理所谓高频,是相对于50Hz的交流电流频率而言的,一般是指50KHz~400KHz的高频电流。
高频电流通过金属导体时,会产生两种奇特的效应:集肤效应和邻近效应,高频焊接就是利用这两种效应来进行金属管的焊接。
那么,这两个效应是怎么回事呢?集肤效应:是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时,电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的,它会主要向导体的表面集中,即电流在导体表面的密度大,在导体内部的密度小,所以我们形象地称之为:“集肤效应”。
集肤效应通常用电流的穿透深度来度量,穿透深度值越小,集肤效应越显著。
这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比,与频率和磁导率的平方根成反比。
通俗地说,频率越高,电流就越集中在钢板的表面;频率越低,表面电流就越分散。
必须注意:钢铁虽然是导体,但它的磁导率会随着温度升高而下降,就是说,当钢板温度升高的时候,磁导率会下降,集肤效应会减小。
邻近效应:是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时,电流会向两个导体相近的边缘集中流动,即使两个导体另外有一条较短的边,电流也并不沿着较短的路线流动,我们把这种效应称为:“邻近效应”。
邻近效应本质上是由于感抗的作用,感抗在高频电流中起主导的作用。
邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高,如果在邻近导体周围再加上一个磁心,那么高频电流将更集中于工件的表层。
这两种效应是实现金属高频焊接的基础。
高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面;而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。
高频焊(high-frequencywelding)知识
高频焊(high-frequency welding)知识一、高频焊基本原理1.1 高频焊基本类型根据高频电能导入方式,高频焊可分为高频接触焊和高频感应焊二类。
(1)高频接触焊带材成形为管坯,并在挤压辊作用下使对口两端呈V形,即构成V形焊接区,V形的顶点称会合点。
高频接触焊时电流从电极直接输入(图1a),由于集肤效应和邻近效应①的作用,使电流主要集中于V形焊接区端面表层,并在邻近会合点处电流密度最大,因而焊透性极好。
同时,为集中V 形回路磁场、增大管坯内表面感抗而减小分流(沿管坯内、外圆周表面构成二个分流回路),需在管坯内安置铁氧体磁心阻抗器。
〔注:①邻近效应(Proximity effect),即两个有高频电流流过的导体,如果彼此相距很近,则高频电流仅沿两导体相邻的一面(当二导体电流方向相反)或相距较远的一面(当二导体里电流方向相同)流动的性质。
〕2. 高频(2)高频感应焊焊接时,感应器通过高频电流而在管坯中产生高频感应电流,可分为两部分:其中流过V形焊接区者即为焊接电流I;另一部分I′则从管坯外周表面流向内周表面形成循环电流(图1b)并引起较大的能量损失。
同理,在管坯内需安置一种成组的簇式阻抗器(铝质集管)。
1.2高频焊的加热特点(1)高频焊的热源高频焊接电流I流过V形焊接区所析出的电阻热,即是高频焊的热源。
(2)焊接区的温度分布V形焊接区如图2所示。
其中①~⑤为加热区间;⑤~⑦(或⑧)为挤压顶锻区间。
在加热区间沿管坯A-A剖面的中层面у方向(即加热深度方向)温度分布如图3所示。
图中曲线表明,由于集肤效应和邻近效应的强烈作用,越靠近对口端面表层电流密度越大,加热强度越大,因而该处温度亦越高;在加热区间沿指向会合点方向的不同位置上(中层面x方向上)温度分布如图1-4a所示,图中曲线表明,由于管坯对口端面形成V形回路使邻近效应逐渐加强,电流密度逐渐增大而使加热强度增大,因而该位置上温度亦越高,加热深度亦越大。
高频焊——精选推荐
高频焊——利用流经焊件连接面的高频电流所产生的电阻热作为热源,使焊件待焊区表层被加热到熔化或塑性状态,同时通过施加(或不加)顶锻力,使焊件达到金属间结合的一种焊接方法。
高频焊的基础在于它应用了高频电流的两大效应:集肤效应和邻近效应。
集肤效应——当导体通以交流电流时,导体断面上出现的电流分布不均匀,电流密度由导体中心向表面逐渐增加,大部分电流仅沿导体表层流动的一种物理现象。
导体的电阻率越低、磁导率越大、电流的频率越高,其集肤效应越显著。
邻近效应——当高频电流在两导体中彼此反向流动或在一个往复导体中流动时,电流会集中于导体邻近侧流动的一种特殊的物理现象。
高频焊原理——借助高频电流的集肤效应可以使高频电能量集中于焊件的表层,而利用邻近效应,又可控制高频电流流动路线的位置和范围。
当要求高频电流集中于焊件的某一部位时,只要将导体与焊件构成电流回路并使导体靠近焊件上的这一部位,使它们相互之间构成邻近导体,就能实现这个要求。
高频焊就是根据焊件结构的具体形式和特殊要求,主要运用集肤效应和邻近效应,使焊件待焊处的表层金属得以快速加热而实现焊接。
高频焊通常使用的电流频率范围为300~450kHz,有时也使用低至10kHz的频率。
滤片,滤网组合件产品(可简称为滤片),主要用于化学纤维工业中合成纤维和人造纤维纺织用各种型号纺丝喷头前侧及其它相似条件下,纺织原液中杂质的过滤,以保证喷丝板孔的畅通,提高纺丝液纯度,保证纺丝质量。
滤片是化纤纺丝生产中重要的配件。
滤片是由21.8-5.8目/英寸最高过滤度28μM的数层不锈钢滤网和铝、铜镀镍或不锈钢的金属板材冷冲压组合而成的片状过滤元件,经供需双方协议还可以研制其它类型、规格的滤片。
金属滤网是严格按GB5330-85标准组织生产。
滤网按孔径大小分为骨架网和过滤网,骨架网具有一定的刚性、强度和冲击韧性,而过滤网的精度高低是净化纺丝液质量的保证。
滤片经有关生产、科研单位使用和鉴定:达到日本、德国、法国、美国等同类产品水平,可替代进口。
高频焊原理
高频焊原理1. 简介高频焊是一种常用的金属焊接方法,其原理是利用高频电流在金属接头处产生热量,使金属接头熔化并形成焊接。
高频焊广泛应用于管道、线材、板材等金属制品的生产过程中,具有焊接速度快、焊缝质量好、效率高等优点。
2. 高频焊的基本原理高频焊的基本原理是通过高频电流在金属接头处产生热量,使金属接头熔化并形成焊接。
其具体步骤如下:2.1 高频电源高频电源是高频焊的核心部件,它将低频电源的交流电转换为高频电流。
高频电源通常采用电子管、晶体管等器件产生高频电流,并通过电感、电容等元件进行调节和滤波。
高频电源的频率通常在10kHz至500kHz之间,根据焊接需求进行调节。
2.2 电极与工件在高频焊过程中,通常需要使用两个电极分别与工件接触。
其中一个电极作为主电极,通过高频电流传导热量到工件上;另一个电极作为辅助电极,用于引导电流流动和稳定焊接过程。
2.3 热效应当高频电流通过电极流过金属接头时,由于金属的电阻,电流会产生热量。
这种热量称为焊接热效应,它会使金属接头局部加热并达到熔化温度。
2.4 熔化与扩散随着焊接热量的增加,金属接头开始熔化。
熔化的金属会通过表面张力和压力的作用,填充接头间隙并形成焊缝。
同时,焊接区域的金属也会发生扩散,使焊接区域的金属结构得到改善。
2.5 冷却与固化当高频电流停止时,焊接区域的金属开始冷却。
在冷却过程中,熔化的金属会逐渐固化并形成焊接接头。
焊接接头的质量取决于冷却速度和金属的冷却过程。
3. 高频焊的工艺参数高频焊的焊接质量和效率受到多个工艺参数的影响,包括频率、电流强度、电极形状等。
下面介绍几个重要的工艺参数:3.1 频率高频焊的频率通常在10kHz至500kHz之间。
频率的选择会影响焊接速度和焊接质量。
较低的频率可以提高焊接速度,但焊接质量可能会降低;较高的频率可以提高焊接质量,但焊接速度可能会降低。
3.2 电流强度电流强度是指高频电流的大小。
电流强度的选择会影响焊接温度和焊接质量。
高频焊机工作原理
高频焊机工作原理高频焊机是一种常见的焊接设备,广泛应用于金属加工和制造行业。
它采用高频电磁场来加热金属材料,使其达到熔化状态,然后将两个或多个金属件连接在一起。
本文将介绍高频焊机的工作原理及其应用。
一、高频焊机的概述高频焊机是一种利用高频电磁场来产生焊接热源的设备。
它主要由高频电源、变压器、电极以及控制系统组成。
高频电源产生高频电流,变压器将高频电流变压并传输到电极上,通过电极将电流导入到金属材料中,从而产生高温来实现焊接。
二、高频电源的工作原理高频电源是高频焊机中的核心部件,它产生高频电流来提供焊接热源。
高频电源由振荡器、功率放大器和输出变压器组成。
振荡器产生高频信号,经过功率放大器放大后送入输出变压器,变压器将高频电流传输到电极上。
三、变压器的作用变压器在高频焊机中起到了两个重要的作用。
首先,它将振荡器产生的高频电流变压,提高电流的电压,从而降低电流的大小;其次,它将变压后的高频电流传输到电极上,导入到金属材料中,产生焊接热源。
四、电极的功能电极是高频焊机中的另一个重要部件,它负责将高频电流导入到金属材料中。
电极通常由铜制成,因为铜具有良好的导电性和耐磨性。
在焊接过程中,电极需与金属材料接触,以确保电流顺利导入。
五、控制系统的作用高频焊机的控制系统主要用于监控和控制焊接过程。
通过控制系统,操作人员可以对焊接参数进行设定,如焊接时间、电流大小等。
同时,控制系统还可以监测焊接过程中的温度和电流,并根据需求进行相应的调试和控制。
六、高频焊机的应用高频焊机广泛应用于金属加工和制造行业,特别是在制造各种管道、容器和金属构件时。
它可以焊接多种金属材料,如铁、铜、铝等。
由于高频焊机具有高效、快速的特点,因此被广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域。
七、小结高频焊机利用高频电磁场来加热金属材料,实现焊接的目的。
通过高频电源、变压器、电极和控制系统的相互协作,高频焊机可以实现高效、快速的焊接过程。
在金属加工和制造行业中,它扮演着重要的角色,并广泛应用于各个领域。
高频焊接原理
高频焊接原理
高频焊接是一种常用的金属材料连接方法,它利用高频电流在接头处产生热量,将金属材料瞬间加热到熔点,然后利用压力将两个金属材料连接在一起。
高频焊接原理是基于材料的导电性和电阻加热原理,通过高频电流在金属材料中产生的热量来实现焊接。
高频焊接原理的关键在于高频电流的产生和传导。
在高频焊接中,首先需要一台高频发生器来产生高频电流,然后通过导电体将高频电流传导到焊接接头处。
当高频电流通过导电体传导到接头处时,由于金属材料的电阻,电流会产生热量,将金属材料加热到熔点,然后通过压力将两个金属材料连接在一起。
在高频焊接过程中,高频电流的频率通常在数十千赫至数百千赫之间,这种高频电流能够在金属材料中产生快速且均匀的加热效果,从而实现高效的焊接。
而且,高频焊接可以实现对接头局部加热,不会对整个金属材料产生过多的热影响,从而减少了变形和热影响区的大小。
除了高频电流的产生和传导,高频焊接原理还涉及到焊接压力和时间的控制。
在高频焊接过程中,需要通过机械装置施加一定的
压力,以确保焊接接头能够充分接触并产生良好的焊接效果。
同时,还需要控制焊接时间,确保金属材料能够被充分加热并完成焊接过程。
总的来说,高频焊接原理是基于高频电流的产生和传导,利用
金属材料的导电性和电阻加热原理,通过施加压力和控制时间来实
现金属材料的连接。
高频焊接具有焊接速度快、热影响小、焊接质
量高等优点,因此在工业生产中得到了广泛的应用。
希望通过本文
的介绍,读者能够对高频焊接原理有一个更深入的理解,并在实际
应用中能够更加准确地掌握高频焊接技术。
高频焊——精选推荐
第五章!高!频!焊高频焊可分为两类!"!#高频电阻焊$高频电流直接通过电接触导入工件%"1#高频感应焊$由感应线圈在工作中产生高频电流$而不是接触导电"高频感应焊有时称作感应电阻焊#&高频电阻焊是一种工业上的重要工艺手段$但尚未被广泛认识&单就钢管来说$每年用这种工艺方法生产的就有数千吨&这种工艺方法的突出优点是焊接速度高$能给用户提供重大的经济利益&尽管高频感应加热在工业上已被使用多年$但将这种形式的电能直接应用到焊件上的尝试直到!-&.年才获得成功&这种具有先进水平的进步来之不易$它是经过了对电能特性传统观念的仔细地评价$以及采用非正规但又是实用的解决办法$才使高频功率的发生’传送和控制由不可能成为可能&几年来$高频电流"!.$...(&..$.../0#已用于各种材料和各种形状的零组件的焊接&在一些情况下$高频电流使金属熔化$然后再形成焊缝&可是$在大多数高频焊中$焊接电流用来加热被焊工件的接触表面$以便能获得一个良好的固相焊缝&如产生熔融金属$则它既不留在焊缝中$也不直接参与焊缝的结合&第一节!高频焊原理及工艺参数固相焊接的概念有助于理解高频电阻焊&固相焊接可分为两类(((扩散焊接和形变焊接&高频焊接属于一种形变过程&所有固相焊接过程都有一个共同的问题(((靠跨越焊缝界面原子力的作用克服金属表面障碍而形成焊缝$固相焊的关键是让洁净的金属表面接触$从而使两边的原子力能相互作用&通常$高频电阻焊需安排几道工序进行表面清理$以利于焊缝的形成&结合面一般要加热到熔点以上的高温$而且利用相当大的塑性变形来排除结合面上被污染的金属$使得这些表面紧密接触&高频电流被用来将结合面加热到适当的温度&由于高频电流流过导体时$具有焊接速度高’焊接时不存在接头刻蚀或飞溅’可焊接厚壁零件等独特优点$所以采用高频电流&一!形变焊接要焊好固相焊缝$必须在焊接过程中将表面的粗糙部分和障碍层排除掉&如果焊接成功$洁净的金属表面就会结合在一起&加热至高温并同时引起形变是解决这些表面问题的一种方法&形变焊接包括这样的工艺方法$即利用显著的塑性流动来排除可能妨碍焊接的表面))!&..状态!也可以单独通过塑性流动来改善表面状态!破碎氧化皮使其成岛状"以增加结合面面积!在这些岛状物之间"无沾污的金属紧密接触而焊上!可以加热界面"使其更易塑性变形!二!高频电阻焊特性在对高强度接头进行焊接准备工作时"考虑高频电阻焊方法有关的许多重要特性是很必要的!焊缝的热影响区很窄是此法的特点之一!由于使用了高频焊接电流"而导致趋表效应"使焊接电流仅限在材料表面附近流动!因此"焊接热在小量金属体积内沿被焊边缘形成理想的狭窄焊缝区!它比其它焊接方法产生的宽焊缝具有更高的强度!焊接时"熔融金属在顶锻或锻压阶段可从接头中被挤出来!高频电流靠两个效应来调节!高频使电流仅在导体表面层流过!电流只流经阻抗最低的通道!从几何学观点来看"该通道可能不是电流流动的最短距离!这种现象称为#趋表效应$和#邻近效应$!三!趋表效应在材料内部及被焊边缘附近的电流分布"对搞好高频电阻焊是十分重要的!要得到狭窄的焊缝和焊接热影响区"就必须限制热穿透深度!高频加热的深度由两个因素决定% &!’趋表效应和&1’邻近效应!趋表效应是表示交流电流向导体表面汇集的一个术语!四!邻近效应邻近效应是指由于邻近的一个回路导体的诱导而在另一个导体中产生电流的效应!金属导体中流动的高频电流往往倾向于在材料表面相当浅的深度上流过!例如"在$&.Y/0"温度1...!&!.-#B’时"在钢中的电流穿透深度大约是.’.#.@>&.’%)<<’(在!.Y/0"温度1...!&!.-#B’时"在钢中的深度大约是.’1@>&&<<’!借助于接触或感应而导入工件的高频电流在工件中的通道是可以控制的"由回路电感和它本身回路的远近的变化来控制"这被称为邻近效应!使用高频电流时"邻近效应能够使加热限制在预定的通道内!图&"!示意了一个辅助的导体和要加热的零件被串联起来的情况!五!工艺原则高频焊中趋表效应与邻近效应都使加热电流沿焊缝的结合面流动!多数焊缝焊接时"被焊零件的边缘都制成H字形开口组装!图&"1是各种产品的三种不同H字形开口结构!H字形开口的形状对形成良好焊缝是很重要的!如果其夹角小于&W"则夹角尖顶&焊接点’就不会固定在一点上"焊缝将发生波动"也可能出现从焊点逆流的打弧现象!如夹角大于%W"则可能失去对零件边缘的控制"致使边缘起皱或拉长!高频电流通过接头两边缘上滑动着的接触头"或通过专门设计的感应线圈导入夹角顶点形成回路!在挤压辊处"高频电流沿着一条边缘流向H字形开口夹角顶点"然后沿)))!..图&"!!利用邻近效应限制高频电流加热通道示意图相对边缘返回!接头的每一边缘对另一边缘都是邻近导体"在一个边缘上集中加热"其相对边缘上也相应加热!由于#邻近效应$和#趋表效应$的作用"可以达到很高的热效率或非常精密的加热控制!六!高频电阻焊高频电阻焊%/C f E&以直接接触导入电流"可以用于许多结构和类型的焊接!高频电阻焊可分为两种’一种是高速连续焊接两个或多个金属零件"即连续高频电阻焊(另一种是一定长度或单个零件的高频电阻焊"它是将整个被焊面同时加热形成焊缝!任何种类的感应焊接%+E&仅在如下的情况方能使用"即为了使电流能全部在工件内流动"应有一闭合回路或一完整回路!换句话说"高频电阻焊也可以分成固定位置的对接和卷边的焊接"通常具有环形状态%如管子端焊&"另一类是连续高速焊%如管子侧缝焊&!棒)管)筒或其它形状工件的端头焊缝也有用高频电流加热焊成的!加热的端头被顶锻焊到一起形成焊缝!此工艺常称为感应焊"但正确的叫法是高频加热顶锻对焊!这种焊法不用开坡口!其方法示于图&"#!一些管材的纵向焊缝一直使用类似的方法焊接!将一长棒形感应器置于闭合的纵向焊缝上方"当管缝在感应器下通过时"即被加热到焊接温度并由一组压辊使它们挤压形成焊缝!1&/0低频率的电阻加热方法已使用多年"用于%!&熔化(%1&大块金属退火加热"%#&预热和焊后加热(%$&锻造!后来"由于较小结构加热的需要%为得到高频产生的趋表效应&使用了高频振荡器组和高频真空管电源%一般用感应器将电流引入工件&!高频加热电流可用于热处理)硬钎焊和软钎焊等加工!过去使用低频电阻与电弧悍的许多焊接工作"现已采用这种装置进行!七!电流任何一种高频焊都可以用高频振荡器和晶体管变频器产生电流"更高频率的则利用真空管振荡器!所用频率分两个范围"较低的是#(!.Y/0"较高的是#..(&..Y/0!**!.%.图&"1!用H 字形开口制造的三种类型的产品示意图图&"#!感应加热顶锻对接焊管材!3"加热过程#!8"顶锻后$焊接电流可通过感应或零件上的触点导入被焊零件$八!感应线圈导电焊接当用感应方法导入电流时%通常零件形状是规则的$这种方法主要用于管形件$管子周围装有一个一定形式的工作线圈%用它向管子导入电流$典型装置见图&"$$借助图示的线圈%电流分布于管子外壁%并沿H 字形开口集中$该工作线圈始终要冷却%通常采用内部水冷$&(..!&图&"$!可在被焊零件中产生感应电流的工作线圈的基本设计示意图采用线圈向工件导入焊接电流的方法带来了一定的好处!它使下列情况成为可能""!能制造无斑痕#表面光洁度高的管材!#!能用带镀层的金属制造管材!$!能用异形钢带制造管件!%!在薄壁管材表面上不留夹钳或接触的痕迹!&!在接触板和焊接管坯之间由于摩擦和交互作用而存在问题的材料也可以用此法焊接!’!在!.#...($&.#.../0的频率范围内都能焊接!感应焊接的主要缺点#首先与接触导电工艺相比#在材料厚度和焊接速度相同的情况下#感应焊接工艺需要的功率大一些!在管子周围有电阻造成的损失#电阻损失的值比接触导电工艺大一些!其次是被焊产品的形状受限制!尚未见到用感应焊接工艺焊接非管状零件的情况!九!接触导电焊接当用接触头导入电流时#被焊材料的边缘也连成一个H字形开口#如图&"&所示!接触头置于被焊材料表面上#电流直接从接触头导入零件!电流通过管子的最低阻抗的通道流过#从H字形开口的这边流过去#从另一边返回来$因趋表效应和邻近效应的作用%#所以几乎全部电流都围绕H字形开口流动!由于强电流通过接触头输送#因此接触头必须进行内部水冷!$&.#.../0左右的高频能与接触头配合使用!使用如此高的频率是有根据的!首先#趋表效应和邻近效应均随频率的增加而加强!趋表层厚度随频率的增加而减小#而邻近效应随频率的增加而加强!使用如此高的频率的另一理由是能减少接触上的问题!现已证明#通过摩擦接触传导!...(1...9的电流#用$&.#.../0比用)./0#甚至比用!.#.../0要容易得多!所有材料的表面均有氧化层!工业用的金属表面可能包复着相当厚的氧化皮或锈层!用低频焊时#则须破除接触处的氧化皮#使接触头直接和金属接触#否则接触电阻会产生大量的热!而用高频时#电压高#接触头下的表面膜产生连续的&&!-..图&"&!通过接触头导入高频电流的方法电弧击穿!大部分电流由电弧传导!部分电流也可通过工件上的氧化膜形成的电容来传导!无论如何"接触无需穿透工件上的氧化膜"只需有足够的压紧力"以保证接触头与表面保持连续接触!由于具有这种特点"才有可能焊接无需弯曲或折叠的薄材!接触头的磨损不存在问题!据报道"焊热轧钢时"在一付接触头的使用寿命期限内可焊焊缝长度达$."...(&."...O T #!1’1(!&’1Y <$!如同高频感应焊接一样"接触导电焊接既有优点"也有缺点!一个主要优点是可用较小功率焊成给定的管形!用感应方法焊的功率损失较大"因为电流的环形流动比使用接触头时要大些!制造管材过程中"在管材轴向的适当位置放置一根铁棒"通过增加环路的阻抗"可以减小环形回路的电流!当然"在使用接触头时也可采用这一方法"特别是在制造小型管材过程中尤其如此!十!工艺控制高频电阻焊的控制主要取决于H 字形开口的结构和其它参数!感应焊时"必须控制H 字形开口的形状!另外"设计的感应器应以最小的损耗把能量传送至负荷!感应器放置在与工件有适当距离处!感应圈通常较宽"以便套住管材!电流在管子周围环路流动"并沿H 字形开口向待焊边缘集中!为使功率提高到!..Y E "%.!.!%可将线圈加工成卡环形或鸭嘴形!如图&"$所示"这个卡环形线圈有助于H字形开口的电流集中"另一个很重要的参数就是线圈和H字形开口顶点的相对位置"如相对位置不当!会引起过大的功率损失"图&")!接触导电高频焊的H字形开口的定义及术语接触导电高频电阻焊对H字形开口要求更严格!见图&")!H字形开口由下列因素决定#"!接触头内端$靠开口顶点一端%处H字形开口$或边距%宽度E"#!接触头至挤压辊中心线距离M:"P D i!即以接触头内端$靠开口顶点一端%至挤压辊中心线之间的距离"材料内部和被焊边缘附近温度分布的情况!对能否成功地进行高频电阻焊是非常重要的"为了使焊缝和热影响区狭窄!对电流加热深度必须加以限制"只要H字形开口形状&功率输入与焊接速度之间相互配合恰当!即可做到这一点"在高频电阻焊中!尚不能最大限度地利用邻近效应!因为带钢必须有足够的间隙!以防止电弧打火跨越H字形开口"之所以应避免电弧打火跨越H字形开口!是因为它将引起被焊的条带不均匀受热!并有可能将焊口烧成凹坑"电弧打火的倾向!以及为防止电弧打火所需的间隙大小!均随焊接条件与被焊材料而变化"在焊接过程中!H字形开口的间隙和长度的变化!会引起焊机输出功率总量和被焊边缘的热量分布相应的变化"焊接过程中H字形开口宽度的变化改变了带钢边缘的电流分布!并使加热深度和边缘的最终表面温度也发生变化"要获得一致的焊缝!H字形开口宽度和接触头到H字形开口顶点的距离必须稳定"毫无疑问!当两条边缘被焊到一起时!需耍精确控制这两条边缘的相对位置"当然!理想情况是两条边缘平行!在垂直方向上配合好"错边将使结合面不均匀受热"角度的严重错边会引起边缘过烧和在H形开口顶点附近出现电弧!形成不良焊缝"一般情况!最好是确保结合面平行!并位于同一水平线上"然而!将厚壁管坯焊成管子时!可采用有意的角度错边"在此情况下!结合面内侧边缘被熔化掉!当边缘接近H字形开口顶点时它们会趋近于平行"要使材料形成高强度焊缝需在容许范围内调整能量输入"有些材料对能量输入的变化具有足够的适应能力!这些材料在能量输入大范围改变时也能形成高强度焊缝"而另一些则对能量输入要求很严"另一个与焊缝特性有关的因素是功率密度或热源强度"如已提到过的!由于受趋表’’!!!.效应和邻近效应的影响!高频电阻焊中时加热区被局限在电极与挤压点之何!沿边缘移动着的窄条带上!并紧紧靠近热源"这一条带状热源沿边缘以焊接速度移动!其功率密度则是每单位面积释放出来的理想能量"因此!高频电阻焊中的热影响区宽度与功率密度成线性关系"第二节!高频焊基本工艺方法基本工艺方法有两种类型#一种是管材$结构工字梁及其它由连续金属带制成的产品的高速焊接!另一种是圆筒$框架及其它有限长度的产品的普通焊接"这两种焊接都通过小的接触头直接把高频电流导入工件"%连续&焊接工艺用$..Y/0的电流!%限定长度&焊接工艺用!.Y/0的电流"此外!$..Y/0感应加热和焊接的专用线圈也已发展到用于纵向细管和粗管的焊接中"一!连续高频电阻焊连续高频电阻焊通常用小型滑动接触头把大约$..Y/0电流导入工件"装配待焊零件要使待焊边缘成&W(%W H字形开口"高频电流在待焊边缘浅层进行电阻加热时!待焊边缘处出现了相当高的电阻"调节焊接速度和功率!使两相对待焊边缘达到焊接温度!然后加锻压力则形成焊缝"多余金属和杂质被挤出!在两侧形成飞边!可以将其切除!以保持表面平滑"图&"%示出了连续移动的管材对接焊结构!图$"(示出了实际操作的情况"采用该工艺的优点如下#"!焊接热效率较高!比普通工艺消耗的能量费用低"#!由于接触电阻系数很小!无须特殊的表面准备或接头准备#热轧钢在悍前不必清理"$!借助邻近效应和趋表效应可迅速加热和冷却!因此形成的焊缝区很窄"%!杂质被挤到焊缝飞边中去"二!连续高频电阻焊"""电流穿透连续高频电阻焊的这种形式用!.Y/0的频率!作为一种改型的低频缝焊!利用高频电阻焊可以实现电流穿透!该工艺可以悍透二层到四层无涂层的普通钢或不锈钢带材和板材!总厚度达.’1&@>’)’$<<("通过在移动的焊件表面上的两个接触头将电流导入焊件!再由在焊缝上方悬挂并和焊缝平行的返回导体导回"位于返回导体正下方的焊件处形成一条%热线&"用!.Y/0电流时!穿透深度达.’1#@>’&’(<<("辊轮紧随高频接触头以高达!&.O T)<@>’$&<)<@>(的速度!把加热的金属锻压成一条连续焊缝!如图#"(所示"各层焊道在几毫秒内即可加热到塑性焊接温度"这条%热线&的长度为.’&()@>’!1’%(!&1<<(!其长短取决于高频接触头之间的距离"连续电流穿透焊接工艺有如下优点#"!获得连续的高质量接头"**1!.!图&"%!高频电阻焊的连续对接管缝图#"(!连续电流穿透搭接焊的示意图#!仅在焊件的一面导电!$!焊缝可以是直线和非直线的!三!有限长度的电流穿透高频电阻焊为了将两条带材的端头连接起来"设计了一些技术装备"使高频电流通过接头区流过!借助焊缝上方的返回导体或邻近导体的适当位置使高频电流被限制在接头区!选择合适的频率"使电流穿透的深度足以使整个接头都热透!当接头正处在焊接温度时施加压力"自动进行顶锻!用这种方法可以很高的速度形成小顶锻量的接头!曾经把有限长度电流穿透材料对接工艺与闪光焊作过比较"它具有下列附加的优点# "!无烟尘或熔融金属的飞溅!#!均匀的优质焊缝!$!损耗金属量少"焊缝与基体金属厚度近似!此工艺特别适合焊接有限长度的扁材"圆筒形和其它形状的材料"参见图#"-!用.’.1&(.’!(%@>$.’)($’%<<%厚的钢板"能制成长度为#(#)@>$%)(-..<<%的对接焊&&#!.!缝!切断的或剪断的钢"不锈钢以及镀铝"镀锌和镀铅锡的扁钢都易于焊接!一个电源可供多条焊道焊接!厚度为.’!!(@>##<<$的软钢%!’!P就能焊成长度为%’&@>#!-!<<$的焊缝!异种钢材和不同规格的材料均易焊接!工件可手动或自动进给到焊接部位%并在夹具中定位和紧固!压紧放在铜棒上的对接料%在工件上面有一邻近导体%它与接头成一直线%由它将!.Y/0电流输送给铜条!电流沿铜条上面流到接头上缘!然后%该电流顺接头流动%趋表效应使电流沿接头的表层流动!当电流流至接头尽头%则返回到铜条的上表面并导走!一秒钟内电阻加热接头%随之锻压完成焊缝!材料搭接或卷边焊的有限长度电流穿透工艺与电阻缝焊相比优点如下&"!工件或焊头不须移动%一次即焊成连续高质量焊缝!#!所需要的卷边宽度比一般电阻缝焊的小!图#"-!有限长度电源穿透板条对接焊组装该工艺能够焊接无涂层钢和某些不锈钢的两层或多层卷边焊缝%如图#"!.所示!焊缝可以是直线或曲线%其长度范围为#(#)@>#%)(-..<<$!卷边总厚度达.’#@>#%’)<<$!在四层.’.&@>#!’#<<$厚的$.-不锈钢上%一条长1$@>#.’)<$的焊缝%大约两秒钟内就可焊完!对生产设备能自动或手工进行装料!电流沿着钢板卷边外缘%传导入钢中%深度为.’1#@>#&’(<<$!在卷边焊工艺中%板材或薄板对接卷边外缘的焊前准备与条材对接焊采用同样办法进行!图&"!!是一台挤压装置和一套锻锤锻焊装置%表示将加热了的卷边进行锻焊的情况!理想的接头装配是卷边全长能够完全接触%然而%未夹紧的边缘还是允许有.’..&@>#.’!#<<$的间隙!即使不良配合也容易压在一起%如图&" !1!图&"!18的挤压装置上方的锻锤用作这种锻焊!这种方案比图&"!13所示的需要更宽的卷边%后者把夹紧和锻压合并为一个装置%使用了高密度不导电的陶瓷材料%如氧化铝或氮化硅!卷边被压在一起之后%高频电流加热该卷边处%再加大压力锻成焊缝!该陶瓷材料必须承受高压高温和热冲击!图&"!#3和8说明了卷边焊中材料可以用不同厚度组合起来%而图&"!#:除直线卷边外%其它形状的卷边也可焊!电流穿透工艺也适’’!$!.用于圆形或椭圆形工件的卷边焊!生产率可达每小时-..件!图&"!.!有限长度电流穿透卷边焊图&"!!!!3"挤压装置#!8"平行于挤压机的铜条#!:"端头接触头图&"!1!!3"陶瓷制作的挤压装置$!8"锻焊锤头四!连续感应焊连续感应焊仅能在工件中有完整短路通道"或闭合回路#的情况下使用$这样才能使感应电流在焊缝区流通!典型的例子是制管的对接焊!在焊接接头靠近开口顶点处$管子两边缘成&W(%W角$呈H字形开口!感应圈环绕在H字形开口端!感应圈中的高频电流感应出一个绕管子背面的环形电流$并沿管子H字形开口的边缘流通!此电流使管边%%!&!.加热!通过对速度和功率的控制"在适合焊接的温度下"将两边缘拼合在一起#辊轮紧压边缘"形成焊缝"同时把液态金属和夹杂物挤出去"形成飞边#随后"切掉飞边"留下光滑的表面#这种管材焊接技术对有涂层的金属材料很有利#图&"!$是感应对接焊连续制管的示意图#图&"!#!!3"和!8"用于卷边焊的厚度组合#!:"弧形卷边焊件图&"!$!用高频感应焊连续对接焊管缝感应焊也可用于分离的零件"但在零件中要有闭合通路"并能使高频电流在工件中流通#管子或管端的对接焊是这类应用的典型例子#焊接时使两个管端头相对地挤压在一起"当焊接热量足够时"加足挤压力使之形成焊缝#$$!)!.。
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最常用的高频振荡器功率范围为 60~400kw。
LEE MAN (SCETC)
高频焊
频率为 200~400kHz的电 子管高频振荡器的基本线路 如图5-7所示。电网经电路开 关、接触器、晶闸管调压器 向升压变压器和整流器供电, 升压变压器和整流器的作用 是将电网工频交流电转变为 高压直流电供给振荡器,为 保证电压脉动系数小于1%, 必须在高压整流器的输出端 加设滤波器装置。振荡器将 高压直流电转变为高压高频 电供给输出变压器,最后输 出变压器再将高电压小电流 的高频电转变为低电压大电 流的高频电,并直接输送给 电极(滑动触头)或感应圈。 该振荡器采用晶闸管调整高 频振荡器的输出功率。
LEE MAN (SCETC)
辅助导体与金属板构成往复导体
高频焊
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(二)高频焊焊接过程及实质
集肤效应 邻近效应
高频电流
高频电流集中于待焊件的表层
电路电阻 加热
控制高频电流的路线、位置和范围 金属熔化或塑性状态
加压
电能转换成热能 金属原子通过金属键形成接头
LEE MAN (SCETC)
高频焊 高频焊的实质:
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根据焊件结构的具体形式和特殊要求,运用集肤效应和邻近效应,使 焊件待焊处的表层金属得以快速加热而实现焊接。 高频焊通常使用的电流频率范围为300 ~450kHz,能使用比普 通电阻焊小得多的电流(能量耗损也小得多)使焊接区达到焊接温 度,从而可使用比较小的电极触头和触头压力,并能极大地提高焊 接速度和焊接效率。
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邻近效应
邻近效应---是指当高频电流在 两导体中彼此反向流动或在一 个往复导体中流动时,电流集 中流动于导体邻近侧的现象。
如图5-1所示。邻近效应随频率增 加而增强,随邻近导体与焊件的越 加靠近而越加强烈,从而使电流的 集中与加热程度更加显著。若在邻 近导体周围加一磁芯,则高频电流 将会更窄地集中于工件表层。 导线与金属板互为邻近导体
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a、b、c、d、e、f为连续缝焊,h、i、j、k为有限长度焊。
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第二节 高频焊设备与工艺
一、高频焊设备与安全技术 (一)高频焊设备
高频焊设备主要用于 制管,图 5-6为高频焊 制管机组,它是由水平 导向辊、高频发生器及 输出装置、挤压辊、外 毛刺清除器、磨光辊、 机身以及一些辅助机构、 工具等部分组成,其中 高频发生器与焊接辅助 装置对焊管质量和生产 效率起关键作用。
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如果被焊件很长,则要采用连续高频焊。 为有效地利用高频电流的集肤效应和邻近效 应,被焊件的待焊端面要制成V形开口结构, 两待焊面之间构成V形会合角,如图5-3所示。 高频焊时,通过置于待焊件边缘的电极触头 向焊件导入高频电流,由于集肤效应,电流 由一电极触头沿会合面流经会合点再到另一 电极触头,形成了高频电流的往复回路。由 于邻近效应,且愈接近顶点,两边缘之间的 距离愈小,产生的邻近效应越强,边缘温度 也越高,甚至达到金属的熔点而形成液体金 属熔池。随着焊件连续不断地向前运动,待 焊端面受到挤压,把液体金属和氧化物挤出 去,纯净金属便在固态下相互紧密接触,产 生塑性变形和再结晶,从而形成了牢固的焊 缝.
高频焊的基础在于它应用了高频电流的两大效应:集肤效应和邻近效应。
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集肤效应
集肤效应----是指高频电 流倾向于在金属导体表面 流动的一种现象。
集肤效应通常用电流的穿透 深度来度量。导体的电阻率越 低、磁导率越大、电流的频率 越高,其穿透深度越小,集肤 效应越显著。另外,由于导体 的磁导率和电阻率随温度而变 化,所以,集肤效应还与温度 有关。
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(二)高频焊应用范围
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1.可焊接的金属材料
高频焊可焊接低碳钢、低合金高强度钢、不锈钢、铝 合金、钛合金(需用惰性气体保护)、铜合金(黄铜 件要使用焊剂)、镍合金、铝合金等金属材料。
2.结构类型
高频焊除能制造各种材料的有缝管、异型管、散热片管、螺旋散 热片管、电缆套管等,还能生产各种断面的结构型材(T形、Ⅰ 形、H形等)、板(带)材等,如汽车轮圈、汽车车箱板、工具 钢与碳钢组成的锯条、刀具等。
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高频焊 4.阻抗器
作用:增加管内电流通道的感抗,以减小无效电流,增大焊接有效电流,
提高焊接速度。
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材料:一种或多种高磁导率的铁氧体组成。
阻抗器磁心由直径为Ф 10mm的磁棒组 成,外壳为夹布胶木或玻璃钢,在易于 发生损坏的场合亦可采用不锈钢和铝等。 阻抗器内部应能通水冷却,以免焊时发 热而影响导磁性能。
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高频焊 一、高频焊的基本原理
(一)高频焊的基本类型 高频电阻焊 根据高频电能导入方式 高频感应焊
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高频电阻焊时,通过电极触头与焊件 直接接触,将电流导入焊件实施焊接。
高频感应焊时,通过外部感应线圈的 耦合而在焊件内部产生感应电流进行 焊接,电源与焊件不发生有形的电接 触。
热影响区小
焊前无需清理
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高频焊 缺点
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装配要求高
焊接时对装配质量要求高,尤其是连续高频焊接型材时,装配和焊 接都已实现自动化,任何因素造成V形开口形状的变化都会影响焊 接质量。
电源回路的高压部分对人身与设备的安全有威胁,要有特殊的保护措施。
回路中振荡管等元件的工作寿命较短,而且维修费用较高。
在管材或筒形件的焊接中,高频电阻焊或感应焊都有 无用的的电流围绕着管子或筒内表面流动,耗散电流, 在管子内放置磁铁棒(阻抗器),可减小无效电流。
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高频焊管生产线除高频焊制管机组外,还有其他相关设备,如开卷 机、直头机、矫平机、活套、矫直机、铣头倒棱机、飞锯机、剪切对 焊机等,在设备选用时需同时考虑。 目前,国内生产的金属管焊接用高频感应加热设备主要技术参如下。 功率档次:60kw、100kw、200kw、300kw、400kw、600kw、 700kw、800kw;频率档次:200 ~ 300kHz、400kHz、600kHz、 1~2MHz;焊管直径:Ф (8 ~ 48)mm、 Ф (20 ~ 45)mm。Ф (20 ~ 76)mm、 Ф (60 ~ 114)mm、 Ф (90 ~ 219)mm、 Ф (114 ~ 273)mm;焊管壁厚:δ(0.5 ~ 1.0)mm、 δ (1.25 ~ 2.75)mm、 δ (2.75 ~ 4)mm、 δ (3.5 ~ 12)mm;焊接方式: 直缝焊、螺旋焊、感应焊、电阻焊。
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第八章 高频焊 教学目标: 1. 了解高频焊的原理、工艺特点、分类及应 用范围; 2. 熟悉爆炸焊的设备与工艺,了解爆炸焊的 基本操作与安全知识。
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第一节 高频焊概述
高频焊(High-Frequency Resistance Welding,HFRW)--高频焊是利用10~500kHz高频电流经焊件连接面产生电阻热,使焊 件待焊区表层被加热到熔化或塑性状态,同时通过施加(或不加) 顶锻力,使焊件达到金属间结合的一种焊接方法。是一种固相电阻 焊方法(除高频熔焊外)。 高频焊发明于20世纪50年代初,并很快应用于工业生产。目前, 高频焊主要应用于机械化或自动化程度颇高的管材、型材生产线。 焊件材质可为钢、非铁金属,管径范围为6~1420mm,壁厚为 0.15~20mm。小径管多采用直焊缝;大径管多采用螺旋焊缝。
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高频焊 图5-4为用V形开口结构制造的三种类型产品。
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高频焊 二、高频焊的特点及应用 (一)高频焊的特点 优点
焊接速度高
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由于电流能高度集中于焊接区,加热速度极快,高频焊的一般焊速 可高达150~200m/min。 因焊速高,焊件自冷作用强,故高频焊的热影响区窄小且不易发生 氧化,从而可获得具有良好组织与性能的焊缝。 高频电流的电压很高,对焊件表面的氧化膜是能够导通的,且通过 闪光过程、挤压作用,可以有效地清除接头上的氧化物和其他杂质。 而且只有在焊接如钛等与氧和氮反应非常快的金属时,才需用惰性 气体进行保护。
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高频焊 3.感应圈
感应圈是高频感应焊 制管机的重要组件,其 结构形状及尺寸大小对 能量转换和效率影响 很大,图5-9所示为感应 圈常用结构,通常由纯 铜方管、圆管或纯铜板 制成的单匝或2~4 匝金属环组成,外缠绝 缘玻璃丝带并浇灌环氧 树脂以确保匝间绝缘, 内部通水冷却。
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借助高频电流的集肤效应可以使高频电能量集中于焊件 的表层,而利用邻近效应,又可控制高频电流流动的路线、 位置和范围。当要求高频电流集中于焊件的某一部位时, 只要将导体与焊件构成电流回路并使导体靠近焊件上的这 一部位,使它们相邻导体就能实现。
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例如,在450kHZ,温度 1093℃时,在钢中的电流 穿透深度大约0.76mm; 在10kHz,温度1093℃时, 在钢中的深度大约是5mm。 使用高频电流时,邻近效 应能够使加热限制在预定 的通道内。如图示意了一 个辅助的导体和要加热的 零件被串联起来的情况。
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