直流高频电阻焊基本原理介绍
脉冲直流电阻焊
脉冲直流电阻焊
脉冲直流电阻焊是一种常用的电阻焊接方法,广泛应用于金属材
料的连接、修复和加工过程中。本文将从原理、特点、应用及优缺点
四个方面对脉冲直流电阻焊进行介绍。
首先,脉冲直流电阻焊的原理是利用电流通过金属工件产生的热量,使相互接触的金属件瞬间熔化并焊接在一起。与传统的直流电阻
焊相比,脉冲直流电阻焊在电流输入端设置了脉冲发生器,可以将直
流电流调制成周期性的脉冲电流。这样可以使得焊接时的热输入瞬间
增大,焊接时间减少,提高了焊接效果和效率。
其次,脉冲直流电阻焊具有以下特点:
1.热输入瞬间增大:脉冲直流电阻焊采用周期性的脉冲电流输入,使得焊接时的热输入瞬间增大,可以更快地熔化金属,并且在瞬间瞬
变后,将电流调回基线,减小了热输入时间。
2.焊缝效果好:由于热输入瞬间增大,焊接速度加快,熔池形成
平稳,焊缝焊接质量更好,焊接强度更高。
3.能量控制精确:脉冲电流可通过调节脉冲频率、宽度和幅值等
参数来控制,能够精确控制焊接过程中的能量输入,避免过热或过冷
现象发生,提高了焊接稳定性和质量。
4.适用性广泛:脉冲直流电阻焊适用于多种材料的焊接,包括铁、钢、铝、铜等金属材料,具有较大的适应性。
脉冲直流电阻焊广泛应用于许多领域,包括汽车制造、航空航天、电子制造等。它可以用于焊接汽车、飞机等的各种金属零部件,例如
车身、发动机、外壳等。同时,脉冲直流电阻焊也可以用于金属修复,如修复变形的钢制门窗,修复被损坏的金属管道等。
然而,脉冲直流电阻焊也存在一些缺点:
1.设备成本高:相对于传统的直流电阻焊设备,脉冲直流电阻焊
直流电阻焊接
直流电阻焊接
介绍
直流电阻焊接是一种常见的金属连接方法,通过通过电流通过两个金属件之间的接触点,产生高温使其熔化,然后冷却固化形成强固的焊接接头。本文将深入探讨直流电阻焊接的原理、应用、设备以及操作步骤。
原理
直流电阻焊接利用电阻加热原理,通过在焊接区域施加一定的电流,使接触点产生高温。在高温下,金属材料发生熔化,并在冷却后形成焊接接头。直流电阻焊接的原理可以简单概括为以下几个步骤:
1.电流通过接触点:将电流引入需要焊接的接触点,通常使用电极或夹具来确
保电流的顺利通过。
2.电流产生热量:电流通过接触点时会产生热量,这是由电流通过金属材料时
的电阻效应所引起的。
3.金属熔化:高温下,金属材料开始熔化,形成液态。
4.冷却固化:当电流停止时,焊接区域的温度开始降低,金属材料逐渐冷却并
固化,形成焊接接头。
应用
直流电阻焊接广泛应用于各个行业,特别是在金属制造和装配领域。以下是一些常见的直流电阻焊接应用:
1.汽车制造:在汽车制造过程中,直流电阻焊接被用于焊接车身零部件、车轮、
排气管等。
2.电子制造:直流电阻焊接用于电子产品的组装,如焊接电路板上的电子元件。
3.金属制造:在金属制造过程中,直流电阻焊接被用于焊接管道、容器、钢结
构等。
4.家具制造:直流电阻焊接被用于焊接家具的金属框架和支撑结构。
设备
直流电阻焊接设备通常由以下几个主要组件组成:
1.电源:提供所需的电流和电压,通常为直流电源。
2.电极:将电流引入焊接区域,通常由铜或铜合金制成。
3.控制系统:控制焊接过程中的电流、时间和温度等参数。
4.冷却系统:用于降低焊接区域的温度,确保焊接接头的质量。
电阻焊的基本原理
电阻焊的基本原理
一、概述
电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间,并通以电流, 利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态,使之形成金属结合的一种方法。
电阻焊方法主要有四种,即点焊、缝焊、凸焊、对焊, 见图6—1。
图6—1主要电阻焊方法
点焊时,工件只在有限的接触面上。即所谓“点”上被焊接起来,并形成扁球形的熔核。点焊又可分为单点焊和多点焊。多点焊时;使用两对以上的电极,在同一工序内形成多个熔核。
缝焊类似点焊。缝焊时,工件在两个旋转的盘状电极深盘)
间通过后,形成一条焊点前后搭接的连续焊缝。
凸焊是点焊的一种变型。在一个工件上有预制的凸点,
凸焊时,一次可在接头处形成一个或多个熔核。
对焊时,两工件端面相接触,经过电阻加热和加压后沿整个接触面被焊接起来。
电阻焊有下列优点:
(1)熔核形成时,始终被塑性环包围,熔化金属与空气隔绝,冶金过程简单。
(2)加热时间短,热量集中,故热影响区小,变形与应力也小,通常在焊后不必安排校正和热处理工序。
(3)不需要焊丝、焊条等填充金属,以及氧、乙快、氩等焊接材料,焊接成本低。
(4)操作简单,易于实现机械化和自动化,改善了劳动条件。
(5)生产率高,且无噪声及有害气体,在大批量生产中,可以和其他制造工序一起编到组装线上。但闪光对焊因有火花喷溅,需要隔离。
电阻焊缺点:
(1)目前还缺乏可靠的无损检测方法,焊接质量只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检查,以及靠各种监控技术来保证。
(2)点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重量,且因在两板间熔核周围形成夹角,致使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。
高频焊原理
高频焊原理
高频焊是一种常见的金属焊接方法,它利用高频电流产生的热量来熔化金属,
从而实现焊接的目的。在高频焊的过程中,电流经过高频电源产生高频电场,使工件表面产生感应电流,从而产生热量。这种焊接方法具有高效、节能、环保等优点,因此在工业生产中得到了广泛应用。
高频焊的原理主要包括以下几个方面:
首先,高频电源产生高频电场。高频电源通过变压器将电能转化为高频电流,
然后通过感应线圈产生高频电场。这个高频电场会在工件表面产生感应电流,从而产生热量。
其次,感应电流产生热量。当高频电场作用于工件表面时,会在工件内部产生
感应电流。这些感应电流会在工件内部产生热量,使工件局部区域达到熔化温度,从而实现焊接。
另外,高频焊还需要一定的焊接压力。在高频焊的过程中,除了高频电场产生
的热量,还需要一定的焊接压力来使工件表面更加紧密,从而确保焊接质量。
此外,高频焊还需要适当的焊接速度。焊接速度过快会导致焊接质量下降,而
焊接速度过慢则会增加生产成本。因此,高频焊需要在适当的焊接速度下进行,以确保焊接质量和生产效率。
在实际应用中,高频焊可以用于焊接不同种类的金属材料,如不锈钢、铝合金、铜等。同时,高频焊还可以用于焊接不同形状的工件,如管状、板状等。这使得高频焊成为了一种非常灵活和多功能的焊接方法。
总的来说,高频焊是一种利用高频电流产生热量来实现金属焊接的方法。它具
有高效、节能、环保等优点,因此在工业生产中得到了广泛应用。通过对高频焊的
原理和特点的了解,可以更好地掌握高频焊的技术要点,从而更好地应用于实际生产中。
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。
直流电阻焊接
直流电阻焊接
1概述
直流电阻焊接是一种常见的电弧焊接方法,由于其简单、快捷和成本低等特点,广泛应用于汽车、船舶、建筑等行业的焊接工艺中。本文将介绍直流电阻焊接的基本原理、设备构成、操作步骤以及注意事项。
2基本原理
直流电阻焊接的基本原理是利用两个导体之间的电阻加热来融化接头,并通过机械压力提供接触压力,完成焊接过程。在直流电阻焊接中,电流从一条导体流入接头,通过接头和另一条导体回流到电源的负极。当电流流经接头时,由于导体的电阻,接头区域将发生加热和熔化,从而实现焊接。
3设备构成
直流电阻焊接设备主要由焊接机、传动机构、压力机构和控制系统组成。焊接机用于提供所需的电流和电压,传动机构是用于加压和减压的机械部分,压力机构用于提供焊接时所需的压力,控制系统可以控制焊接过程的时间、电流、电压以及压力等参数。
4操作步骤
步骤1:准备接头-准备焊接的两个金属零件,并确保清洁干净,以消除氧化物和其他污染物。
步骤2:装载接头-取出焊接机上的电极,并将接头置于电极之间,调整合适的位置和方向。
步骤3:加压-启动焊接机和压力机构,开始加压,并调整适当的焊接时间和电流强度。
步骤4:开始焊接-当焊接机达到设置的电流强度和焊接时间时,电流开始流过接头,加热接头并熔化两个金属零件的表面。
步骤5:冷却-当焊接结束时,停止电流和压力,并等待焊接点冷却,然后检查焊接效果是否达到预期。
5注意事项
1.确保接头表面的清洁,避免氧化。否则接头容易出现脱焊或裂纹。
2.确保适当的加压和压力,避免焊接不牢固。
3.确保适当的焊接时间和电流强度,避免烧坏接头。
电阻焊的基本原理
电阻焊的基本原理
电阻焊是一种常用的焊接方法,它利用工件之间的电阻加热来完成焊接。其基本原理如下:
1.电流通过工件:在电阻焊中,工件通常是金属材料。当外加电压施
加在工件上时,电流会通过工件。由于金属的电阻率,电流在通过工件时
会产生热量。
2.热量生成:电流通过金属工件时,电阻会产生热量。根据焦耳定律,电流通过电阻时会产生能量损耗,并以热量的形式释放。这导致工件的温
度升高。
3.电阻加热:通过控制施加在工件上的电流大小和时间,可以实现对
工件的加热控制。在电阻焊中,通常使用直流电源提供电流。调节电流大
小可以控制加热的速度和强度。
4.互相压紧:在工件加热的过程中,需要通过适当的压力将工件强行
压紧在一起。这样可以有效地提高接触面积和热传导效率,从而更好地加
热工件。
5.熔化和固化:随着温度的升高,金属工件逐渐达到熔点,燃烧并与
其他金属表面相互融合。当电阻焊的工件冷却后,金属再次固化并形成一
个坚固的焊点。
电阻焊的基本原理与材料的电阻性质、电流大小和时间等因素有关。
通过调整这些参数,可以实现焊接工件的加热、熔化和固化。电阻焊的优
点是焊接速度快、效率高,但其适用范围相对较窄,只适合于一些金属或
特定工件的焊接。
电阻焊机工作原理
电阻焊机工作原理
电阻焊机是利用电流通过电阻产生热量,将焊件加热至焊接温度,再施加一定力量使接触的焊件表面熔化并发生冷却而产生焊接接头的一种焊接设备。
工作原理如下:
1. 电源供电:将电源(通常为交流电源)接通,通过变压器将电压降低至适当的范围,以满足焊接的需求。
2. 电流传输:电流从电源经过导线进入电阻焊机,然后通过电阻焊机内的电阻元件。电阻元件通常由铜合金制成,具有较高的电阻率,通过它的电流会产生大量的热量。
3. 加热焊件:通过电阻元件的加热,将电能转化为热能,使接触的焊件部分加热至焊接温度。焊件材料的电阻率通常较低,会在接触处产生较大的电流密度,从而产生热量。
4. 施加焊接压力:在焊件加热至焊接温度后,需要施加一定的焊接压力以使焊件表面熔化并形成接头。焊接压力可以通过气缸或其他装置施加。
5. 冷却固化:在焊接接头形成后,停止通电和施加压力,让焊接区域自然冷却,焊接接头会迅速冷却并固化,形成一个坚固的连接。
电阻焊机工作原理简单直观,焊接速度快、焊接质量好,因此在工程上得到广泛应用。
焊接机工作原理
焊接机工作原理
焊接机是一种常见的工业设备,用于将金属材料通过热能和压力的作用进行连接。焊接机的工作原理主要包括电弧焊、电阻焊和激光焊三种方式。
1. 电弧焊
电弧焊是最常见的焊接方式之一,它利用电流产生的弧光和高温来融化金属材料,然后冷却成为一个坚固的连接。电弧焊的主要工作原理如下:
- 通过电源提供直流或者交流电流。
- 电流通过焊接电极和工件之间的空气间隙,形成电弧。
- 电弧产生高温,使金属材料融化。
- 融化的金属材料冷却后形成焊接接头。
2. 电阻焊
电阻焊是一种利用电阻加热原理进行焊接的方法。它主要通过电流通过工件产
生的电阻来加热金属材料,使其融化并形成连接。电阻焊的主要工作原理如下:- 通过电源提供直流或者交流电流。
- 电流通过工件,产生电阻加热。
- 金属材料受热后融化。
- 融化的金属材料冷却后形成焊接接头。
3. 激光焊
激光焊是一种利用激光束来进行焊接的方法。激光焊利用激光束的高能量密度,将金属材料加热到融化点,然后形成焊接接头。激光焊的主要工作原理如下:
- 激光器产生高能量的激光束。
- 激光束聚焦到焊接点上。
- 激光束的高能量密度使金属材料迅速融化。
- 融化的金属材料冷却后形成焊接接头。
总结:
焊接机的工作原理主要包括电弧焊、电阻焊和激光焊三种方式。电弧焊利用电流产生的弧光和高温来融化金属材料,电阻焊利用电流通过工件产生的电阻来加热金属材料,激光焊利用激光束的高能量密度将金属材料加热到融化点。这些工作原理使得焊接机能够在工业生产中实现金属材料的连接,广泛应用于航空航天、汽车创造、建造等领域。
脉冲直流电阻焊
脉冲直流电阻焊
脉冲直流电阻焊是一种常见的金属连接技术,广泛应用于工业生产中。它利用脉冲直流电流通过电阻焊接头,使其产生高温,从而实现金属的连接。本文将对脉冲直流电阻焊的原理、应用以及优缺点进行详细介绍。
脉冲直流电阻焊的原理是利用电阻焊机的电源将电能转化为热能,通过电极将热能传递到焊接部位,使其达到熔化温度并实现焊接。脉冲直流电阻焊与传统的交流电阻焊相比,具有更高的能量转化效率和更稳定的焊接质量。脉冲直流电阻焊通过调节脉冲电流的幅值、宽度和频率,可以实现对焊接过程的精确控制,从而获得更好的焊接效果。
脉冲直流电阻焊具有广泛的应用领域。首先,它在汽车制造行业中被广泛应用于车身焊接、车轮焊接等关键连接部位。其次,在电子行业中,脉冲直流电阻焊可以用于焊接电子元件、电路板等微小零部件。此外,脉冲直流电阻焊还可以应用于航空航天、建筑、能源等领域的金属连接工艺中。
脉冲直流电阻焊具有以下优点。首先,焊接速度快,能够在极短的时间内完成焊接过程,提高生产效率。其次,焊接质量高,焊接接头强度高、焊缝质量好,可以满足高强度要求。此外,脉冲直流电阻焊所需设备简单,操作方便,不需要复杂的设备和技术。最后,脉冲直流电阻焊具有节能环保的特点,能够减少能源消耗和废气排
放,符合可持续发展的要求。
然而,脉冲直流电阻焊也存在一些缺点。首先,焊接过程中会产生较大的热量和火花,需要采取相应的安全措施来防止火灾和烟雾。其次,脉冲直流电阻焊对材料的要求较高,只适用于某些特定的金属材料。此外,焊接过程中容易产生焊接变形和应力集中现象,需要进行后续处理来保证焊接接头的稳定性。
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。会合点及其邻近区域温度已超过金属熔点
高频焊接工作原理
高频焊接工作原理
高频焊接工作原理是利用高频电流通过电极产生的热量来融化和焊接工件。高频焊接是一种电阻加热焊接方法,其基本原理是利用高频交流电经由电机传输到工件中,使工件产生额外的电流,从而产生热量。这种热量可以瞬间提高工件的温度,使工件表面的金属融化,然后形成焊接接头。
高频焊接的工作原理主要包括以下几个步骤:
1.高频电源产生高频电流:高频电源将低频电流转换成高频电流,并输出给焊接机。高频电源通常使用变压器和振荡电路来产生高频电流,以实现高效的能量转换。
2.高频电流通过电极进入工件:高频电流经过电机传输到焊接头的电极上,然后进入焊接工件。焊接工件通常由金属材料组成,如铜、铝等。
3.电流引起的电阻加热:当高频电流通过工件时,工件内的电阻会产生热量。这是因为电流在金属材料中流动时会受到电阻的阻碍,从而产生能量损失,进而转化为热量。
4.金属融化和焊接:由于工件表面的金属被加热到足够高的温度,金属就开始融化。一旦金属融化,电极施加的压力使融化的金属接触到另一个工件,从而形成焊接接头。
高频焊接的优点包括焊接速度快、焊接强度高、焊接过程中不
会产生明显的氧化和污染等。它在电子、汽车、航空航天等领域得到广泛应用。
高频焊接机工作原理
高频焊接机工作原理
高频焊接机是一种使用高频电流进行焊接的设备。它的工作原理是利用高频电源将低电压高频电流转换成高电压高频电流,然后通过变压器将电流传输到焊接电极。焊接电极通常是两个金属片,它们在高电压高频电流的作用下产生热量,将两个金属片加热至熔点,然后使它们融合在一起。
高频焊接机的主要部件包括高频电源、变压器、焊接电极和控制系统。高频电源负责将低电压高频电流转换成高电压高频电流,使其能够产生足够的热量完成焊接任务。变压器起到传输电流的作用,将高电压高频电流传输到焊接电极上。
焊接电极是焊接过程中的关键组件,它们通常由纯铜或铜合金制成,因为这些材料具有良好的导电性和热传导性。焊接电极之间需要有一定的间隙,以确保电流能够流通并产生足够的热量。控制系统用于监控和控制整个焊接过程,包括电流大小、焊接时间等参数的设定和调整。
在工作过程中,操作人员首先根据焊接要求设置好控制系统的参数。然后,将需要焊接的金属片放置在焊接电极之间,确保其对齐和紧密接触。接下来,启动高频焊接机,高频电源开始工作,将低电压高频电流转化为高电压高频电流,并通过变压器传输到焊接电极上。电流通过焊接电极流过金属片,产生热量使其加热融化。当金属片达到足够的温度和热量时,停止电流的供给,金属片冷却固化,完成焊接过程。最后,取下焊接好的金属片,进行后续的处理。
通过高频焊接机的工作原理,可以实现高效、精确和可靠的焊接过程,广泛应用于金属制品的制造和维修领域。
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进行焊接的设备。其工作原理如下:
1. 高频发生器产生高频电流:高频焊机内部有一个高频发生器,它产生高频电流,通常在10 kHz至400 kHz之间。这种高频
电流具有较高的频率和较低的电压。
2. 变压器将高频电流升压:高频电流通过一个变压器,将其升压至焊接所需的电压水平。变压器通常具有多个匝数的线圈,通过改变线圈之间的比例,可以实现电压的升压或降压。
3. 电极导电产生热能:高频电流通过导电材料(通常是电极)流过时,会产生热能。热能会引起导电材料的热膨胀,从而使其与其他材料形成焊接接头。
4. 焊接接头形成:在高频焊机中,需要将待焊接的材料放置在电极之间,使其与电极接触。当高频电流通过电极时,电流会产生热能,加热待焊接材料,使其熔化。一旦熔化,待焊接材料会与电极产生熔池接触,形成焊接接头。
5. 控制焊接参数:高频焊机通常具有控制面板,可以调节焊接参数,如电流大小、焊接时间和压力等。通过调节这些参数,可以实现对焊接质量的控制。
总结起来,高频焊机利用高频电流加热导电材料,使其熔化并
与其他材料形成焊接接头。通过调节焊接参数,可以控制焊接质量。
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直流高频电阻焊基本原理介绍高频焊接起源于上世纪五十年代,它是利用高频电流所;接推动了直缝焊管产业的巨大发展,它是直缝焊管(E;质量的好坏,直接影响到焊管产品的整体强度,质量等;所谓高频,是相对于50Hz的交流电流频率而言的,;电流;集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时;分布于导体的所有截面的,它会主要向导体的表面集中;方根成正比,与频率和磁导率的平方根成反比;钢板的表面;
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。
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。电流的速度是很快的,它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热,熔融,并通过挤压实现对接。
2 高频焊接设备的结构和工作原理
了解了高频焊接原理,还得要有必要的技术手段来实现它。高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气—机械系统,高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成,它的作用是产生高频电流并控制它;成型机由挤压辊架组成,它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压,
排除钢板表面的氧化层和杂质,使钢板完全熔合成一体。高频发生器过去的焊管机组上使用高频发生器是三回路的:高频发电机组;固体变频器;电子高频振荡器,后来基本上都改进为单回路的了。调节高频振荡器输出功率的方法有多种,如自耦变压器,电抗法,晶闸管法等。
馈电装置这是为了向管子传送高频电流用的,包括电极触头,感应圈和阻抗器。接触焊中一般采用耐磨的铜钨合金的电极触头,感应焊中采用的是紫铜制的感应圈。阻抗器的主要元件是磁心,它的作用是增加管子表面的感抗,以减少无效电流,提高焊接速度。阻抗器的磁心采用铁氧体,要求它的居里点温度不低于310°,居里点温度是磁心的重要指标,居里点温度越高,就能靠得离焊缝越近,靠得越近,焊接效率也越高。
近年来,世界上一些大公司开始采用了固态模块式结构,大大提高了焊接可靠性,保证了焊接质量。如EFD公司设计的WELDAC G2 800高频焊机由以下部分组成:整流及控制单元(CRU),逆变器,匹配及补偿单元(IMC),CRU与IMC间的直流电缆,IMC到线圈或接触组件。
机器的两个主要部分是CRU及IMC。CRU包括一个带有主隔绝开关及一个全桥二极管整流器的整流部分(它把交流电转换为直流电),一个带有控制装置及外部控制设备界面的控制器。IMC包括逆变器模块,一个匹配变压器以及一个用于为感应线圈提供必需的无功功率的电容组。主供电电压(3相480V),通过主隔绝开关被送到主整流器
中。在主整流器中,主电压被转换为640V的直流电并且通过母线与主直流线缆相连接。直流电通过由数个并联电缆组成的直流电输送线被送到IMC。DC线缆在IMC单元母线上终止。逆变部分的逆变器模块通过高速直流保险同DC母线以并联方式连接在一起。DC电容也与DC 母线连接在一起。
每个逆变器模块构成一个全桥IGBT三极管逆变器。三极管的驱动电路则在逆变器模块内的一个印刷电路板上。直流电由逆变器变为高频交流电。根据具体的负载,交流电的频率范围在100-150KH范围之间。为根据负载对逆变器进行调整,所有逆变器都以并联方式同匹配变压器连接。变压器有数个并联的主绕组,及一个副绕组。变压器的匝数比是固定的。
输出电容由数个并联电容模块组成。电容器以串联方式同感应线圈相连接,因此输出电路也是串联补偿的。电容器的作用是根据感应线圈对无功功率的要求进行补偿,及通过此补偿来使输出电路的共振频率达到所要求的数值。
频率控制系统被设计用来使三极管始终工作在系统的共振频率上。共振频率通过测量输出电流的频率确定。此频率随即被用来作为开通三极管的时基信号。三极管驱动卡向每个逆变器模块上的每个三极管发送信号来控制三极管何时开通,何时关断。
感应加热系统的输出功率控制是通过控制逆变器的输出电流来控制的。上述控制是通过一个用来控制三极管驱动器的功率控制卡完
成的。
输出功率参考值由IMC操纵面板上的功率参考电位计给出,或者由外部控制面板输出给控制系统。此数值被传送给系统控制器后,将与由整流单元测量系统测量出的DC功率数值相比较。控制器包括一个限定功能,它可以根据参考功率值与DC功率测量值的比较结果计算出一个新的输出电流设定值。控制器计算出来的输出功率设定值被送到功率控制卡,此控制卡将根据新的设定值来限定输出电流。
报警系统根据IMC中报警卡的输入信号及IMC,CRU中的各类监视设备发出的信号来工作。报警将显示在工作台上。
控制及整流器单元(CRU)
逆变器,匹配及补偿单元 (IMC)
直流线缆输出功率总线,线圈及接触头连接
冷却系统安装在一个自支撑钢框架内,所有部件联结成为一个完整的单元。系统包括:带有电机的循环泵,热交换器(水/水),补偿容器,输出过程端(次输出)压力表,主进水口温度控制阀门,控制阀以及电气柜。主进水口端的热交换器使用未处理的支流水作为冷却用水,次端的热交换器则使用净化后的中性饮用水作为冷却水。未处理的水由恒温阀门控制,它用来测量次输出端的温度。钢框架可以用螺栓固定在门上。
3高频焊接质量控制的要点影响高频焊接质量的因素很多,而