高频感应加热焊接实验

高频感应加热焊接实验
高频感应加热焊接实验

高频感应加热焊接实验

一、实验目的

(一)了解高频感应加热焊接方法,并实际施焊。

(二)熟悉高频感应焊接头的焊缝及焊接热影响区组织变化规律,金相观察和分析。

二、实验内容

1.高频感应加热焊接工艺试验。

2.高频感应加热焊接规范参数调节和采集。

3.高频感应焊接接头金相组织观察。

三、实验装置及实验材料

1.国产感应加热焊接系统

2.焊接试样、辅助材料

3.粗、细金相砂纸、玻璃平板、机械抛光机、抛光粉

4.无水乙醇、4%硝酸酒精溶液、氢氧化钠水溶液、王水、吹风机、脱脂棉5.金相显微镜,计算机图像处理系统

四、实验原理

感应加热的原理:工件放到感应器内,高频大电流流向被绕制成环状或其它形状的加热线圈(通常是用紫铜管制作)。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束,将金属等被加热物体放置在线圈内,磁束就会贯通整个被加热物体,在被加热物体的内部与加热电流相反的方向,便会产生相对应的很大涡电流。由于被加热物体内存在着电阻,所以会产生很多的焦耳热,使物体自身的温度迅速上升。达到对所有金属材料加热的目的。感应器一般是输入中频或高频交流电(300-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流,这种感应电流在工件的分布是不均匀的,在表面强,而在内部很弱,到心部接近于0,利用这个集肤效应,可使工件表面迅速加热,在几秒钟内表面温度上升到800-1000oC,而心部温度升高很小。感应加热的芯部温度是通过一定的时间渗透进去的,因此在选用感应加热设备时,必须考虑温度渗透时间,选用合适的感应加热频率。感应加热多数用于工业金属零件表面淬火、金属熔炼、棒料透热等多个领域,是使工件表面产生一定的感应电流,迅速加热零件表面,达到表面迅速加热,甚至透热融化的效果。

感应加热是遵循电磁感应、集肤效应、热传导三个基本原则。

实验原理:用一个模拟的单匝短路次级线圈来说明。以圆柱体加热的方式为例,工件和感应器的组合可以看做是一台具有多匝初级线圈(感应器线圈)和单匝短路次级线圈(圆柱体工件)的变压器,初级线圈和次级线圈彼此间由较小的空气间隙隔开。通电时在工件内将产生频率相同、方向与感应器中相反的感应电流,即涡流。当电流频率较高时,由于表面效应的作用,使涡流集中在工件表面,产生“集肤效应”。感应电流密度从加热工件的表面志中心是逐渐降低的,而电流的频率越高,降低的比率也越大。电流密度的这种降低率也取决于被加热材料的电阻率和相对磁导率两个物理量。表示感应电流的分布随透入深度而变化以及控制电流分布的因素,电流密度大约降到表面电流密度值的三分之一处的深度即为“集肤深度”。

五、实验方法及步骤

1、以每组10人,每组焊一个试样;

2、认真清洗试样和组装焊件;

3、正确设置焊接规范;

4、每组焊一个试样,焊接过程中测量并记录电流、电压参数;

5、在焊接好的试样上,用取下一块磨制成金相试样;

6、观察金相试样中焊接接头的各个区的组织特点,并记录下来。

六、实验报告要求

1、分析感应加热焊接的特点。(手写)

2、结合实验数据、讨论焊接结果。(手写)

3、感应加热焊接的发展现状。(综述可打印)

1、分析感应加热的特点。

2、结合感应加热焊接实验数据讨论焊接结果。

附(焊接设备图、焊缝外观图)

高频感应加热焊接研究现状

高频加热已经广泛应用于金属的热处理、熔炼、焊接等方面。感应焊是利用交变磁场一电场感应场中工件上的涡流效应加热工件,使工件熔化,从而实现焊接的一种方法。焊接设备由交流电源和感应加热圈组成。交流电源按其频率不同分为高频和中频,高频电源由于频率高,加热迅速,应用广泛。感应圈是感应加热设备的重要元件,交流电源的能量是通过它传递给焊件而实现加热的,通常用紫铜管制作,工作时管内通水冷却。感应圈可以根据不同的需要设计成合理的结构,对于保证焊接质量和提高生产效率有重大的影响,常见的结构形式有单式、多螺管式、扁平式、外热式、内热式等。

感应加热电源早在20世纪50年代就已经出现,当时主要有:工频感应炉、中频发电机组、电子管振荡器式高频电源;20世纪50年代末硅晶闸管的出现引发了感应加热电源技术的一场革命,感应加热电源及其应用得到了飞速的发展。到20世纪80年代,IGBT开关器件的发明使感应电源的频率可高达100 kHz,功率达MW级。

目前,高频感应焊接主要用于感应钎焊和表面熔覆焊。感应钎焊是依靠工件在交变磁场中产生的感应电流的电阻热使钎料熔化,液态钎料在毛细作用下填充间隙从而实现钎焊的一种方法。高频感应加热钎焊利用高频交流电来实现钎焊。对于磁场中要实现钎焊的两金属体,只需合理选用感应器,利用电磁的相邻效应和端部效应就能使能量集中在两金属体之间的钎焊界面。要想获得良好的钎焊接头,必须考虑钎料的熔化、分布以及熔点的同时性,分布的均匀性,这些都与感应器和工件的匹配有关。感应圈的形状及其与工件之间的相互位置对加热的质量和效率起着至关重要的作用,正确设计和选用感应圈的基本原则是保证焊件加热迅速,均匀。为了提高加热效率,应尽量减小感应圈与焊件之间的距离最好不要大于2~3 mm,必要时可通过加导磁体改变磁力线状态。感应加热电流频率的选择主要参考对焊接工件温度分布的要求和对电磁搅拌力的要求。何鹏等人采用ANSYS计算机辅助设计进行了高频感应钎焊温度场的数值模拟和感应器的优化设计,可有效改进加热工艺,提高焊接质量。高频感应钎焊加热速度快,加热温度范围宽,短时间局部集中加热能够有效防止接头区母材组织的粗化,特别适合于难熔异种金属的连接,而快速凝固使得焊缝组织均匀,纯净度高,物理和力学性能优良。翟秋亚等人采用高频钎焊对不锈钢和YG6合金进行焊接,实现了冶金结合,连接性能良好。王奇娟等人阴采用高频感应钎焊铝合金和不锈钢导管,钎料与铝合金母材和不锈钢母材均形成了良好的连接,其接头力学性能超过了铝合金导管本身。

高频淬火原理及工艺解析

高频淬火含义与原理 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理!更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 一、含义 高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火,是使工件表面产生一定的感应电流,迅速加热零件表面,然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备,即对工件进行感应加热,以进行表面淬火的设备。感应加热的原理:工件放到感应器内,感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流,这种感应电流在工件的分布是不均匀的,在表面强,而在内部很弱,到心部接近于0,利用这个集肤效应,可使工件表面迅速加热,在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃,而心部温度升高很小。 二、原理 利用电流的集肤效应,在零件表面形成电流进而加热工件,实现心部和表面不同的热处理状态; 其中根据电流频率的不同分为工频、中频和高频。分别针对不同的淬硬深度和工件大小。高频(10KHZ以上)加热的深度为0.5-2.5mm, 一般用于中小型零件的加热,如小模数齿轮及中小轴类零件等。 高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火,是使工件表面产生一定的感应电流,迅速加热

零件表面,然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备,即对工件进行感应加热,以进行表面淬火的设备。感应加热的原理:工件放到感应器内,感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。 产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流,这种感应电流在工件的分布是不均匀的,在表面强,而在内部很弱,到心部接近于0,利用这个趋肤效应,可使工件表面迅速加热,在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃,而心部温度升高很小。 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理!更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展.

高频感应加热设备应用中的高效节能措施

高频感应加热设备应用中的高效节能措施 摘要:我国的高频感应加热设备是五十年代初期引进了前苏联的设备技术,六 十年代我国才有了自己制造的高频感应加热设备,到七十年代有了改进型的新结 构产品。高频感应加热设备耗能高,输出功率低。采用新型高效节能措施对阳极 供电主电路、栅极电路、震荡管及振荡槽路等进行改造,改造后设备运行稳定可靠,故障率大大降低,输出功率提高,产品质量提高,原辅材料利用率提高,维 修费用降低,企业的综合经济效益得了到明显提高。 关键词:高频感应加热设备:振荡管:槽路电容器:高压硅整流:节能措施。 一、现代高效节能型感应加热设备具备的特征 (一)要有适应多种工艺需求的机型,即要有多种功率档次和各种频率档次,要有多种线路形式供用户选用。 (二)要使用高效节能的工业用电子管。 (三)阳极供电主电路要用高压硅整流器和调压装置。 (四)槽路及隔直流电容器要用新型板式、筒式和高压云母电容器其耐压要 高于二十千伏。 有了上述条件设备就调试容易,操作方便,故障率低,耗能低等性能,现代 高效节能型加热设备的效率可达到百分之六十以上,比原来设备高出很多,从经 济效益上讲可提高一倍以上,但与发达国家先比仍存在一些差距,要赶上世界先 进水平还需广大应用界和理论界的同仁一起努力。 二、应用中的高效节能措施 高效节能是国家战略方针,是企业降低成本提高效益有效途径。高频感应加 热的应用,与其他加工手段相比用电容量大,其利用率只有25—45%,当前国家 对节能减排非常重视,电力部门把高频加热节能问题放到首要位置,提高效率对 高效节能是一个综合指标,是由许多方面因素构成的,按照各主要因素性质分别 对待,能达到这一综合指标是有意的。 三、设备的选用 高频感应加热设备对感应加热工作的成败,效率高低,能耗的大小,产品质 量的好坏起着重要作用。高频设备自身的技术指标有功率、频率、线路结构及外 围设施等区别,我们就要根据感应加热工作所需的功率、容量、频率档次、工艺 加工对线路结构的要求进行选择,有几种技术指标的选择进行探讨。 四、关于功率的选择 感应加热设备所需要的功率,要看其被加工件的大小,单个加工时间的长短 而定,也就是要按照工件所耗用高频电能的多少和加工速度来选择设备的功率档次。当前用于淬火、焊接、熔炼等设备从10KW—400KW等,设备标定功率是指 振荡功率,不是工件上吸收的功率,而工件上能够得到的功率只有标定功率的40—70%,选用设备时要加以考虑。对于工件所需功率可以用下式计算,即在一 秒钟的时间内使M公斤的材料温度升高T(℃)所需的功率:P′=4.186MCT (KW),式中的C是材料比热,金属的比热是随着温度的上升变化的特别铁磁 材料更为显著。 五、旧设备的节能改造 旧设备是指八十年代以前生产的部分设备,属于旧式设备的范畴,其共同特 点是:(1)阳极供电采用闸流管整流调压。(2)所使用的电子管为广播发射电 子管。(3)槽路和隔直电容器为罐式的,随着科学技术的发展,为了提高工作

高频电源技术要求(精)

高频电源技术要求 1、输入电源:三相三线制,电压380V,50Hz。 2、变换器形式:全桥串并联混合谐振。 3、谐振频率:30kHz~50kHz。 4、变换器效率:≥0.92。 5、功率因数:在额定输出电压、电流条件下大于0.9。 6、高频电源结构特性:整机一体化。高频控制柜和变压器采用上下结构方式,以便于变压器检修、吊装换油等。 7、高频电源设备必须确保密闭,防护等级IP55,必须加装大功率工业空调,确保控制柜内主辅电及控制器须与外界空气完全隔绝,防水、防尘,防盐雾。、 8、为确保功率器件(IGBT、整流桥)可靠散热,散热器必须采用热管散热器。 9、设备具有纯直流供电、间歇供电两种供电方式,间歇供电比任意可调。 10、输出直流电压调节范围:0~100%的最大输出电压值或起晕电压~100%的最大输出电压值。 11、输出直流电流调节范围:0~100%额定值。 12、控制系统:采用16位单片机控制,具有与上位机通讯、远程控制功能。 13、设备具有自动和手动两种运行方式。 14、设备具有高低压一体化断电振打接口,能自动接收来自低压振打系统的振打信号,并自动响应,实现复合式功率控制振打,明显改善振打清灰效果。 15、设火花检测控制功能灵敏可靠。闪络特性参数可根据需要设定。 16、设备设置启动、停止按钮,设置“本地/远控”转换开关,将“本地/远控”开关置于本地位置时,本地启停高频电源,将“本地/远控”开关置于远控位置时,可在上位机操作界面上启停控制高频电源。 17、设备应设置运行、报警、停机指示灯。 18、设备应设置母线电压表、一次电流表、二次电压表、二次电流表,以方便直观地监视设备的重要参数。 19、设备能向上位机传送运行的母线电压、电流、二次电压、二次电流、火花率、设备启、停状态、变压器油温、IGBT温度超限等设备故障信号。 20、设备具有重载、轻载保护功能。设备重载、轻载时,设备的二次电流、二次

高频电路原理与分析试题库

1、图1所示为一超外差式七管收音机电路,试简述其工作原理。(15分) 图1 解:如图所示,由B1及C1-A 组成的天线调谐回路感应出广播电台的调幅信号,选出我们所需的电台信号f1进入V1基极。本振信号调谐在高出f1一个中频(465k Hz )的f2进入V1发射极,由V1三极管进行变频(或称混频),在V1集电极回路通过B3选取出f2与f1的差频(465kHz 中频)信号。中频信号经V2和V3二级中频放大,进入V4检波管,检出音频信号经V5低频放大和由V6、V7组成变压器耦合功率放大器进行功率放大,推动扬声器发声。图中D1、D2组成1.3V±0.1V 稳压,提供变频、一中放、二中放、低放的基极电压,稳定各级工作电流,保证整机灵敏度。V4发射一基极结用作检波。R1、R4、R6、R 10分别为V1、V2、V3、V5的工作点调整电阻,R11为V6、V7功放级的工作点调整电阻,R8为中放的AGC 电阻,B3、B4、B5为中周(内置谐振电容),既是放大器的交流负载又是中频选频器,该机的灵敏度、选择性等指标靠中频放大器保证。B6、B7为音频变压器,起交流负载及阻抗匹配的作用。(“X”为各级IC 工作电流测试点). 15’ 2、 画出无线通信收发信机的原理框图,并说出各部分的功用。 答: 上图是一个语音无线电广播通信系统的基本组成框图,它由发射部分、接收部分以及无线信道三大部分组成。发射部分由话筒、音频放大器、调制器、变频

器、功率放大器和发射天线组成。接收设备由接收天线、高频小信号放大器、混频器、中频放大器、解调器、音频放大器、扬声器等组成。 低频音频信号经放大后,首先进行调制后变成一个高频已调波,然后可通过上变频,达到所需的发射频率,经小信号放大、高频功率放大后,由天线发射出去。 由天线接收来的信号,经放大后,再经过混频器,变成一固定中频已调波,经放大与滤波的检波,恢复出原来的信息,经低频功放放大后,驱动扬声器。 3、对于收音机的中频放大器,其中心频率f0=465 kHz .B0.707=8kHz ,回路电容C=200 PF ,试计算回路电感和 QL 值。若电感线圈的 QO=100,问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求。 答:回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联236.66k Ω的电阻。 4、 图示为波段内调谐用的并联振荡回路,可变电容 C 的变化范围为 12~260 pF ,Ct 为微调电容,要求此回路的调谐范围为 535~1605 kHz ,求回路电感L 和Ct 的值,并要求C 的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。 解: 022 612 0622 11244651020010100.5864465200f L f C mH πππ-===????=≈??2由()03 03 4651058.125810 L L 0.707f Q f Q B =?===?0.707由B 得: 9 003120000 0000010010171.222465102001024652158.125 1171.22237.6610058.125 L L L L L L L Q R k C C C Q Q R g g g R Q Q R R R k Q Q Q ΩωππωωΩ∑ -===≈??????=== ++=-==?≈--因为:所以:( ),t C C C ∑ =+??=?????== 33根据已知条件,可以得出:回路总电容为因此可以得到以下方程组16051053510

9 自制感应加热教程 8页

DIY 2.5KW ZVS MOSFET 1.1 1.2 1 N 1.3 10-4m LC 2.1

P=UI 2.2 LC TANK Q L,C Q Q L,C LC GDT MOS LC

C1 C2 C3 L1 T1 C1-C3 L1 L1 1uH 1.3uH 56.5KHz J2-1 C4 S1 T1 1:100 J2-2 C4 CDE 1.7uF 400V S1 35:0.75 2178:1 24:0.75 1024:1 1 2 T2 T1 1:100 100 1V T1 1A J3 J1 T1 90 PLL L1 T1 T1 EE85

PLL PLL CD4046 U1 LM2576-adj PLL 15V2A 15V VDD CD40xx CMOS 74 CD4046 VCO 4 U2 CD4046 B 3 VCO R16 R16 W1 C13 VCO 0-15V 20KHz- 80KHz Vcap J1 J4 PLL R14 D2 D3 CD4046 A 14 Vcap D2 D3 1N4148 1N60 C7 C12 CD4046 CD4046 1 XOR 1, Ui Uo U Ui Uo U Ui Uo 0°-180 U m 4 90 fout Ui Uo 50

14 3 2 2 PWM U4 VCO VCO 14 U2 CD4001 2 R8 R8 C10 C11 RC R8 R8 C10 C11 1.6uS C10 C11 68pF 5-45pF GDT Q1-Q8 R10.R11 CD4001 “1 TIP41 TIP42 hFE 8050/8550 GDT MOSFET GDT 1.6uS MOSFET IGBT MOS ZVS 2KW PLL GDT J1 J4 C1-C4 T1-T4 R5 R6 Q ±15V R1-R4

高频感应加热焊接实验

高频感应加热焊接实验 一、实验目的 (一)了解高频感应加热焊接方法,并实际施焊。 (二)熟悉高频感应焊接头的焊缝及焊接热影响区组织变化规律,金相观察和分析。 二、实验内容 1.高频感应加热焊接工艺试验。 2.高频感应加热焊接规范参数调节和采集。 3.高频感应焊接接头金相组织观察。 三、实验装置及实验材料 1.国产感应加热焊接系统 2.焊接试样、辅助材料 3.粗、细金相砂纸、玻璃平板、机械抛光机、抛光粉 4.无水乙醇、4%硝酸酒精溶液、氢氧化钠水溶液、王水、吹风机、脱脂棉5.金相显微镜,计算机图像处理系统 四、实验原理 感应加热的原理:工件放到感应器内,高频大电流流向被绕制成环状或其它形状的加热线圈(通常是用紫铜管制作)。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束,将金属等被加热物体放置在线圈内,磁束就会贯通整个被加热物体,在被加热物体的内部与加热电流相反的方向,便会产生相对应的很大涡电流。由于被加热物体内存在着电阻,所以会产生很多的焦耳热,使物体自身的温度迅速上升。达到对所有金属材料加热的目的。感应器一般是输入中频或高频交流电(300-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流,这种感应电流在工件的分布是不均匀的,在表面强,而在内部很弱,到心部接近于0,利用这个集肤效应,可使工件表面迅速加热,在几秒钟内表面温度上升到800-1000oC,而心部温度升高很小。感应加热的芯部温度是通过一定的时间渗透进去的,因此在选用感应加热设备时,必须考虑温度渗透时间,选用合适的感应加热频率。感应加热多数用于工业金属零件表面淬火、金属熔炼、棒料透热等多个领域,是使工件表面产生一定的感应电流,迅速加热零件表面,达到表面迅速加热,甚至透热融化的效果。

高频感应加热电源工作原理

高频感应加热电源工作原理【大比特导读】高频感应加热电源在工作原理方面,也与普通的加热电源有 着很大不同,本文将会通过对其工作原理的叙述,为大家解读高频感应加热电源加热快、效率高的秘密所在。 感应加热电源的研发在最近几年呈现出专业化和快速的趋势,高频感应加热电源凭借着加热速度快、加热均匀等优势,被广泛的应用在工业及生活领域。高频感应加热电源在工作原理方面,也与普通的加热电源有着很大不同,本文将会通过对其工作原理的叙述,为大家解读高频感应加热电源加热快、效率高的秘密所在。 高频感应加热电源与普通的感应加热模块一样,也是采用了导体磁束加热的模式。用交流电流流向被卷曲成环状的导体,这种导体通常情况下会采用铜管这种材料,由此产生磁束。将金属放置其中,磁束就会贯通金属体,在与磁束自缴的方向产生涡电流,也就是大家所熟悉的旋转电流,于是感应电流在涡电流的影响下产生发热,用这样的加热方式就是感应加热。由此,对金属等被加热物体在无需直接接触的状态下就能获得加热效果。 此时,窝电流将会在线圈接近的物体上集中,感应加热表现出在物体的表面上较强里边较弱的特点,用这样的原理来对被加热体的必要的地方集中加热,达到瞬间加热的效果,从而提高生产效率和工作量等。 当然了,使用高频感应加热电源进行加热的成功与否,直接取决于感应线圈设置是否合理,以及加热体的大小、形状、间距等等。感应线圈是要做到均匀加热、加热效果好,并且要有强度和准确度。感应线圈是一般用一圈或数圈的铜管来做,一般采用水冷的方式对线圈进行冷却。 结语: 高频感应加热电源的感应线圈是高效加热的关键所在,而无需直接触碰就可以快速加热 的优势,也让这个感应加热电源的家族新成员迅速获得了生产商的认可。

感应加热DIY教程

感应加热DIY教程 总体架构: 串联谐振2.5KW 锁相环追频ZVS,MOSFET全桥逆变; 磁芯变压器两档阻抗变换,水冷散热,市电自耦调压调功,母线过流保护。 在开始制作之前,有必要明确一些基础性原理及概念,这样才不至于一头雾水。 一.加热机制(扫盲用,高手跳过) 1.1涡流,只要是金属物体处于交变磁场中,都会产生涡流,强大的高密度涡流能迅速使工件升温。这个机制在所有电阻率不为无穷大的导体中均存在。 1.2感应环流,工件相当于一个短路的1匝线圈,与感应线圈构成一个空心变压器,由于电流比等于匝比的反比,工件上的电流是感应线圈中电流的N(匝数)倍,强大的感应短路电流使工件迅速升温。这个机制在任何导体中均存在,恒定磁通密度情况下,工件与磁场矢量正交的面积越大,工件上感生的电流越大,效率越高。由此可看出,大磁通切割面积的工件比小面积的工件更容易获得高温。 1.3磁畴摩擦(在铁磁体内存在着无数个线度约为10-4m的原本已经磁化了的小区域,这些小区域叫磁畴),铁磁性物质的磁畴,在交变磁场的磁化与逆磁环作用下,剧烈摩擦,产生高温。这个机制在铁磁性物质中占主导。 由此可看出,不同材料的工件,因为加热的机制不同,造成的加热效果也不一样。其中铁磁物质三中机制都占,加热效果最好。铁磁质加热到居里点以上时,转为顺磁性,磁畴机制减退甚至消失。这时只能靠剩余两个机制继续加热。 当工件越过居里点后,磁感应现象减弱,线圈等效阻抗大幅下降,致使谐振回路电流增大。越过居里点后,线圈电感量也跟着下降。LC回路的固有谐振频率会发生变化。致使固定激励方式的加热器失谐而造成设备损坏或效率大减。 二.为什么要采用谐振?应采用何种谐振? 2.1先回答第一个问题。我曾经以为只要往感应线圈中通入足够强的电流,就成一台感应加热设备了。也对此做了一个实验,见下图。

高频感应加热原理与应用

高频感应加热原理与应用 您能想象的到,一根铁棒一二秒钟就可以被加热红起来吗?任何金属都可以被很快地加热到其熔化吗?这就是一种人类目前能够做到和掌握的最快捷的直接加热方法——高中频感应加热。 通常人们对物体的加热,一是利用煤、油、气等能源的燃烧产生热量;二是利用电炉等用电器将电能转换成热量。这些热量只有通过热传递的方式(热传导、热对流、热辐射),才能传递到需要加热的物体上,也才能达到加热物体的目的。由于这些加热方式,被加热的物体是通过吸收外部热量实现升温的。因此,它们都属于间接加热方式。 我们知道,热量的自然传递规律是:热量只能从高温区向低温区,高温体向低温体,高温部分向低温部分自然的传递。因此,只有当外部的热量、温度明显多于、高于被加热物体时,才能将其有效地加热。这就需要用很多的能量来建立一个比被加热物体所需要的热量多的多、温度高的多的高温区。如炉,烘箱等。 这样,不但这些热量中只有少部分能够传递到被加热体上,造成很大的能源浪费。而且加热时间长,在燃烧、加热的过程中,还会产生大量的有害性物质和气体。它们既会对被加热体造成腐蚀性的损害,又会对大气造成污染。即便是使用电炉等电能加热方式,虽然无污染,但仍然存在着效率低、成本高、加热速度慢等缺点。 科学的进步与发展,使我们今天无论是对金属物体加热还是对非金属物体加热,都可以采用高效、快速,且十分节能和环保的方式加热.这就是直接加热方式。 对于非金属物体,可采用工作频率约240MHZ及以上,能使其内部分子、原子每秒振动、磨擦上亿次之多的微波加热。 也可以采用低频感应加热,如工频50HZ等。 中频、高频感应加热,是将工频(50HZ)交流电转换成频率一般为1KHZ至上百KHZ,甚至频率更高的交流电,利用电磁感应原理,通过电感线圈转换成相同频率的磁场后,作用于处在该磁场中的金属体上。利用涡流效应,在金属物体中生成与磁场强度成正比的感生旋转电流(即涡流)。由旋转电流借助金属物体内的电阻,将其转换成热能。同时还有磁滞效应、趋肤效应、边缘效应等,也能生成少量热量,它们共同使金属物体的温度急速升高,实现快速加热的目的。 高频电流的趋肤效应,可以使金属物体中的涡流随频率的升高,而集中在金属表层环流。这样就可以通过控制工作电流的频率,实现对金属物体加热深度的控制。既能提高加工工艺,又使能量被充分地利用。当用于红冲、热煅及工件整体退火等透热时,它们需要的加热深度大,这时可以将工作频率降低;当用于表面淬火等热处理时,它们需要的加热深度小,这时则可以将工作频率升高。另一方面,对于体积较小的工件或管材、板材,选用高频加热方式,对于体积较大的工件,选用中频加热方式。 由于感应加热时间短、速度快,并且还是非接触式(加热物体不需要与感应圈接触)的加热。所以,比其它的加热方式氧化轻微,必要时易于进行气体保护。 电子技术的飞速发展,使电子元器件无论是质量方面、效能方面, 还是可靠性方面,都有了很大的进步.在体积方面也更为小型化、微型化。这为感应加热技术提供了更好的发展条件与空间。在小信号生成与处理,控制与保护,调节与显示等方面,都更多地运用了可靠性更高、稳定性更好、抗干扰能力更强的数字电路。在功率元件上,更是从耗能大、效率低、工作电压高、辐射量较大的电子管,一代代地经晶闸管、场效应管(MOSFET),发展到了IGBT(绝缘栅双极晶体管)。整机的电源利用率已经提高到百分之九十五以上(电子管电源利用率只有约百分之六十),冷却水比电子管产品节约了约百分之六十。并且可以实现24小时不间断的连续工作。这样不但可以在白天正常使用,还可以在用电低峰电费折扣期的夜间工作。 由于感应式加热,具有耗能少,用电省,加热速度快,无污染、无噪声、无需预热、不易氧化、便于气体保护、可自动控制、具备多项智能保护、安全可靠、易于操作,可不间断地连续工作等优点。

高频感应加热的原理【详解】

高频感应加热的原理 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理! 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 高频感应加热机的主要用途为:金属热处理、金属淬火、金属退火、金属回火、金属透热、金属的钎焊、银焊、铜焊、金属热型、金属熔炼、金属埋植塑料等。 高频感应加热机是目前对金属、非金属材料加热效率*、速度*快,低耗节能环保型的感应加 热设备。高频机全称“高频感应加热机”,又名高频加热机、高频感应加热设备、高频感应 加热装置、高频加热电源、高频电源、高频焊接机、高周波感应加热机、高周波感应加热器 (焊接器)等,另外还有中频感应加热设备、超高频感应加热设备等。应用范围十分广泛。 高频感应加热机的原理 感应加热是利用导体在高频磁场作用下产生的感应电流(涡流损耗)以及导体内磁场的作用 (磁滞损耗)引起导体自身发热而进行加热的。 当金属导体处在一个高频交变电场中,根据法拉第电磁感应定律,将在金属导体内产生感应 电动势,由于导体的电阻很小,从而产生强大的感应电流。由焦耳—楞次定律可知,交变 磁场将使导体中电流趋向导体表面流通,引起集肤效应,舜间电流的密度与频率成正比,频 率越高,感应电流密度集中于导体的表面,即集肤效应就越严重,有效的导电面积减少,电 阻增大,从而使导体迅速升温。 导体有电流通过时,在其周围就同时产生磁场,高频电流流向被绕制成环状或其它形状的电 感线圈(通常是用紫铜管制作)。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束,将被加热的金属 物质放置在感应线圈内,磁束就会贯通整个被加热物质,在被加热物质内部与加热电流相反 的方向产生很大的涡流,由于被加热金属物质的电阻产生焦耳热,使金属物质自身的温度迅

基于KA3525的高频感应加热电源的设计

基于KA3525的高频感应加热电源的设计 【摘要】本文根据电流型PWM控制芯片KA3525的特点,并利用三星单片机S3F9454的辅助控制功能,设计了一种高频感应加热电源电路,并可实现输出功率可调。本文详细介绍了它的功率调整电路、主电路、控制电路等,并描述了它们的实现原理与方法。 【关键词】KA3525;三星单片机S3F9454;PWM;感应加热电源 0.引言 在当今工业生产中,很多地方都要用到中小功率的感应加热电源,例如对工件进行淬火、熔炼贵金属等。这类电源大多为并联谐振型电源,由电流源直接供电,通过直流侧的控制电路实现功率调节,即通过调节整流晶闸管的移相触发角来实现功率调节。这类电源在制作时需要消耗大量材料,入端功率因数低,包含比较大的平波电抗器,对电网也有较大的谐波干扰,效率低。因此,这类电源如今越来越不符合人们对具有高品质的感应加热电源的要求。本文就这一问题,设计出了一种容易实现、高品质的中小功率感应加热电源。 本文结合KA3525和三星单片机S3F9454的特点,研制出了一种基于KA3525并利用单片机辅助控制的高频感应加热电源。对高频感应加热电源的工作原理作了详细分析,并对它的功率调整电路、主电路、控制电路等作了主要阐述。 1.感应加热电源原理及总体结构 首先通过不控整流电路,将220V的交流电转换为脉动直流,再经过电容滤波得到平直的直流电压,然后通过高速V-MOS功率场效应管组成的桥式逆变电路,得到高频方波交流电压,利用变压器隔离实现阻抗匹配,将高频高压电变为低压大电流,从而对金属进行加热。 系统主要由七个部分组成: 不控整流电路:本文采用不控整流将220V的交流电变为不可调的直流电。 滤波电路:逆变谐振一般采用电容滤波,这里为减小体积,采用了电感,为防止电流冲击破坏电路,特在电路中设置了延迟环节。 桥式逆变电路:本文装置频率较高,必须采用高速V-MOS场效应管;由于单管电流容量受到限制,而场效应管具有易并联的特点,因此在满足耐压的前提下,采用多管并联方式来满足输出功率的要求。 高频变压器隔离:串联谐振一般Q值较大,谐振时,电压可达千伏以上,

感应加热电源原理及其负载变压器结构制作

感应加热电源原理及其负载变压器结构制作 1感应加热的原理 1.1电磁感应和感应加热 感应加热是电热应用的一种较好形式,它是利用电磁感应的原理将电能转变为热能。当交变电流Ii流入感应圈时,感应圈内便产生交变磁通φ,使置于感应圈中的工件(图1中为钢管)受到电磁感应而产生感应电势e。 如果磁通φ是呈正弦变化的,即φ=φMsinωt,则 e的有效值E=4.44fφM(伏) 感应电势E在工件中产生电流i2,i2使工件内部(确切地说,是工件近表面的电流透入深度△层)开始加热,其焦耳热为: 式中: I2 感应电流的有效值(安); R工作电阻(欧); t 时间(秒)。 为了使金属能加热到一定温度,在金属内必须有足够大的电流I2,为此在金属内必须感应出足够大的电势E。由于感应电势E与磁通φM、频率f成正比,为了获得必须的感应电势,可以提高电源频率。同样的发热效果,频率越高,所需的磁通φM 及感应圈中的电流I1就可以减小,所以近代的感应加热广泛采用中频和高频电源。另外,金属截面越大,那么在同样磁通密度的情况下,通过金属的φ也就越大,于是感应电势E以及金属内感应得到的功率也越大。 1.2电磁感应的三个效应 (1)集肤效应:直流电流流经导体时,电流在导体截面上是均匀分布的,但交流电流流经导体时,电流沿导体截面的分布是不均匀的,最大电流密度出现在导体的表面层。这种电流集聚于表面的现像叫做集肤效应。 电流频率越高,集肤效应也越显著。以上是导体本身通过交变电流时,电流在导体

中产生的集肤现象。另一种情况是导体在交变的电磁场中,也就是置于感应圈中的工件。由于感应圈的中间产生交变的电磁场,使工件中产生的涡流也是交变电流,它沿截面的分布也是集聚在表面一层。 由电磁场理论知道,电流密度是由表面向中心近似地按一指数函数迅速下降。其电流透入深度 其中: ρ 导体或工件的电阻率(欧·厘米) μr 相对磁导率 f 频率(Hz) 在△层中所产生的热量为导体中总功率的0.865。 在交变磁场中的导体,由电磁感应产生的涡流密度的分布随着频率的降低也有向导体内部扩张的趋势。但无论在怎样低的频率下,也得不到均匀分布的电流,其中心线上的电流密度始终为零。电流透入深度的概念,只有在频率足够高时才有其物理意义。 (2)邻近效应:相邻两导体通以交流电流时,在相互影响下导体中的电流要重新分布,当两电流方向相反时,电流聚于导体内侧;方向相同时,电流被排于导体外侧(如图2所示)。 邻近效应可简单解释如下: 假如在任何瞬间两平行导体中的电流方向相反时(图2a),在导体之间由两电流所建立的磁场方向相同,总磁场增大,而两导体外侧的磁场却减弱。两导体之间的磁通不仅通过空气,而且也通过导体内部。显然导体外侧比内侧交链较多的磁通,因而导体外侧的电感和阻抗较内侧为大。因此导体外侧电流密度较内侧为小。 当两平行导体中的电流方向相同时,用同样的方法可得出导体外侧电流密度较内侧为大。

直缝高频焊接钢管的生产工艺流程

直缝高频焊接钢管的生产工艺流程 直缝烧焊钢管是经过高频烧焊机组将一定的规格的长条形钢带卷成圆管状并将直缝烧焊而成钢管。钢管的式样可以是圆形的,也可以是方形或异形的,它决定于于焊后的定径轧制。烧焊钢管的材料主要是:低碳钢及σs≤300N/mm2、σs≤500N/mm2的低硼钢或其它钢材。直缝钢管高频烧焊的出产工艺流程如下所述: 流程图 高频烧焊 高频烧焊是依据电磁感应原理和交流电荷在导体中的趋肤效应、邻近效应和涡电流热效应,使焊缝边缘的钢材部分加热到熔化状况,经虎符的挤压,使对接焊缝成功实现晶间结合,因此达到焊缝烧焊之目标。高频焊是一种感应焊(或压力电阻焊),它无须焊缝补充料,无烧焊飞溅,烧焊热影响区窄,烧焊成型好看,烧焊机械性能令人满意等长处,因为这个在钢管的出产中遭受广泛的应用。 钢管的高频烧焊正是利用交流电的趋肤效应和邻近效应,钢材(带钢)经滚压成型后,形成一个剖面断裂的圆形管坯,在管坯内接近感应线圈核心近旁旋转一个或一组阻抗器(磁棒),阻抗器与管坯张嘴处形成一个电磁感应回路,在趋肤效应和邻近效应的效用下,管坯张嘴处边缘萌生坚强雄厚而集中的热效应,使焊缝边缘迅疾加热到烧焊所需温度经压辊挤压后,熔化状况的金属成功实现晶间结合,冷却后形成一条坚固的对接焊缝。 高频焊管机组 直缝钢管的高频烧焊过程是在高频焊管机组中完成的。高频焊管机组一般由滚压成型、高频烧焊、挤压、冷却、定径、飞锯截断等器件组成,机组的前端配有储料活套,机组的后端配有钢管翻滚转动机架;电气局部主要有高频发生器、直流励磁发电机和仪表半自动扼制装置等组成。现以φ165mm高频焊管机组为例,其主要技术参变量如下所述: 直缝钢管 3.1 焊管成品 圆管外径:φ111~165mm 方管:50×50~125×125mm 长方形管:90×50~160×60~180×80mm 成品管壁厚:2~6mm 3.2 成型速度: 20~70米/分钟 3.3 高频感应器: 热功率: 600KW 输出频率: 200~250KHz 电源:三相380V 50Hz 冷却:水冷 激发鼓励电压: 750~1500V

高频电路原理与分析

高频电路原理与分析期末复习资料 陈皓编 10级通信工程 2012年12月

1.单调谐放大电路中,以LC 并联谐振回路为负载,若谐振频率f 0 =10.7MH Z , C Σ= 50pF ,BW 0.7=150kH Z ,求回路的电感L 和Q e 。如将通频带展宽为300kH Z ,应在回路两端并接一个多大的电阻? 解:(1)求L 和Q e (H )= 4.43μH (2)电阻并联前回路的总电导为 47.1(μS) 电阻并联后的总电导为 94.2(μS) 因 故并接的电阻为 2.图示为波段内调谐用的并联振荡回路,可变电容 C 的变化范围为 12~260 pF ,Ct 为微调电容,要求此回路的调谐范围为 535~1605 kHz ,求回路电感L 和C t 的值,并要求C 的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。 题2图 12min 12max ,22(1210) 22(26010)3 3根据已知条件,可以得出: 回路总电容为因此可以得到以下方程组16051053510t t t C C C LC L C LC L C ππππ∑ --=+? ?== ??+?? ??== ??+?

3.在三级相同的单调谐放大器中,中心频率为465kH Z ,每个回路的Q e =40,试 问总的通频带等于多少?如果要使总的通频带为10kH Z ,则允许最大的Q e 为多少? 解:(1)总的通频带为 4650.51 5.928()40 e z e Q kH =≈?= (2)每个回路允许最大的Q e 为 4650.5123.710 e e Q =≈?= 4.图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率f 0 =1MHz ,C 1 =400 pf ,C 2= 100 pF 121212121232 260109 121082601091210260108 10198 1 253510260190.3175-12 6 1605 535 ()()10103149423435 t t t t C C C C pF L mH π-----?+==?+=?-??-= ?==??+?=≈

高频感应加热设备的工作原理、特点、适应行业及主要用途

高频感应加热设备多用于小型工件的深层加热、红冲、煅压、退火、回火、调质,表面淬火,中等直径的管材加热和焊接、热装配,小齿轮淬火等。下面给大家详细的介绍一下这款设备: 工作原理 可以使金属物体瞬间被加热到所需的任何温度,包括其熔点;不需要象其它加热方式那样,先产生高温后再去加热被它加热的金属物体,可以在金属物中直接产生高温;不但可以使金属物体整体加热,也可以选择性地对每个部位进行局部加热;是一种加热方式的革命,同样是电能加热,它却可以比电炉、电烘箱等节电百分之四十。 特点 高频感应加热机采用IGBT功放,软开关谐振双调控及频率自动跟踪系统,MOSFET器件和独特的变频技术,高频运行稳定。高周波感应加热机具务恒定电流和功率控制功能,极大的优化了金属加热过程。 高频感应加热机,在同等条件下具有比传统的高周波电子管加热设备省电50%,无高周波辐射、无高周波干拢。减少了电力负荷和电力增容,具有100%的满负载设计,高频感应加热机可连续二十四小时不间断工作。 高周波感应加热机,具有自动加热、保温、冷却三段时间功能设定,有利于提高高频感应加热机的加热质量,简化人工操作。可根据功率和频率选择高频感

应加热机电源,高周波频率越高,加热深度越浅,高周波频率越低透热性越好。感应加热机1~20KHZ的高周波频率自动跟踪。 适应行业 高周波感应焊接、高周波感应热处理、高周波感应金属熔炼等。如:硬质合金锯片、金刚石刀具、钻具、车刀、刨刀、铣刀、铰刀等刃具的焊接;标准件、螺栓、电力工具、五金工具、手工工具的热处理; 钳子、扳手、旋具、锤子、斧头、汽车配件、曲轴、连杆、活塞销、曲柄销、链轮、凸轮轴、气门、各种摇臂、摇臂轴;变速箱内各种齿轮、花键轴、传支半轴、各种小轴、各种拨叉等高频淬火的处理。 高频感应加热机的主要用途为 金属热处理、金属淬火、金属退火、金属回火、金属透热、金属的钎焊、银焊、铜焊、金属热型、金属熔炼、金属埋植塑料等。 维护 在空气环境较差的场所使用时,应防止灰尘进入机器内部,绝不能有水溅入机内。要保持冷却水的清洁,定期更换。高温环境应保持空气流通。 以上就是为大家介绍的关于高频感应加热设备的工作原理、特点、适应行业及主要用途的相关内容,希望对大家有所帮助!

影响高频焊接的主要因素有以下八个方面

影响高频焊接的主要因素有以下八个方面: 第一,频率 高频焊接时的频率对焊接有极大的影响,因为高频频率影响到电流在钢板内部的分布性。选用频率的高低对于焊接的影响主要是焊缝热影响区的大小。从焊接效率来说,应尽可能采用较高的频率。100KHz的高频电流可穿透铁素体钢0.1mm, 400KHz则只能穿透0.04mm,即在钢板表面的电流密度分布,后者比前者要高近2.5倍。在生产实践中,焊接普碳钢材料时一般可选取350KHz~450KHz的频率;焊接合金钢材料,焊接10mm以上的厚钢板时,可采用50KHz~150KHz那样较低的频率,因为合金钢内所含的铬,锌,铜,铝等元素的集肤效应与钢有一定差别。国外高频设备生产厂家现在已经大多采用了固态高频的新技术,它在设定了一个频率范围后,会在焊接时根据材料厚度,机组速度等情况自动跟踪调节频率。 第二,会合角 会合角是钢管两边部进入挤压点时的夹角。由于邻近效应的作用,当高频电流通过钢板边缘时,钢板边缘会形成预热段和熔融段(也称为过梁),这过梁段被剧烈加热时,其内部的钢水被迅速汽化并爆破喷溅出来,形成闪光,会合角的大小对于熔融段有直接的影响。 会合角小时邻近效应显著,有利提高焊接速度,但会合角过小时,预热段和熔融段变长,而熔融段变长的结果,使得闪光过程不稳定,过梁爆坡后容易形成深坑和针孔,难以压合。会合角过大时,熔融段变短,闪光稳定,但是邻近效应减弱,焊接效率明显下降,功率消耗增加。同时在成型薄壁钢管时,会合角太大会使管的边缘拉长,产生波浪形折皱。现时生产中我们一般在2°--6°内调节会合角,生产薄板时速度较快,挤压成型时要用较小的会合角;生产厚板时车速较慢,挤压成型时要用较大的会合角。有厂家提出一个经验公式:会合角×机组速度≮100,可供参考。 第三,焊接方式 高频焊接有两种方式:接触焊和感应焊。 接触焊是以一对铜电极与被焊接的钢管两边部相接触,感应电流穿透性好,高频电流的两个效应因铜电极与钢板直接接触而得到最大利用,所以接触焊的焊接效率较高而功率消耗较低,在高速低精度管材生产中得到广泛应用,在生产特别厚的钢管时一般也都需要采用接触焊。但是接触焊时有两个缺点:一是铜电极与钢板接触,磨损很快;二是由于钢板表面平整度和边缘直线度的影响,接触焊的电流稳定性较差,焊缝内外毛刺较高,在焊接高精度和薄壁管时一般不采用。 感应焊是以一匝或多匝的感应圈套在被焊的钢管外,多匝的效果好于单匝,但是多匝感应圈制作安装较为困难。感应圈与钢管表面间距小时效率较高,但容易造成感应圈与管材之间的放电,一般要保持感应圈离钢管表面有5~8 mm的空隙为宜。采用感应焊时,由于感应圈不与钢板接触,所以不存在磨损,其感应电流较为稳定,保证了焊接时的稳定性,焊接时钢管的表面质量好,焊缝平整,在生产如API等高精度管子时,基本上都采用感应焊的形式。第四,输入功率 高频焊接时的输入功率控制很重要。功率太小时管坯坡口加热不足,达不到焊接温度,会造成虚焊,脱焊,夹焊等未焊合缺陷;功率过大时,则影响到焊接稳定性,管坯坡口面加热温度大大高于焊接所需的温度,造成严重喷溅,针孔,夹渣等缺陷,这种缺陷称为过烧性缺陷。高频焊接时的输入功率要根据管壁厚度和成型速度来调整确定,不同成型方式,不同的机组设备,不同的材料钢级,都需要我们从生产第一线去总结,编制适合自己机组设备的高频工艺。 第五,管坯坡口

高频变压器的制作

高频变压器的制作高频变压器的线路图如图1所示。 图1 高频变压器的线路图 高频变压器的制作流程如图2所示。 图2 高频变压器的制作流程

高频变压器的制作大致包括以下十个过程,对每个过程的流程、工艺及注意事项作详细的分析。 1.绕线 (1)材料确认 1)变压器骨架(BOBBIN)规格的确认。 2)不用的引脚剪去时,应在未绕线前先剪掉,以防绕完线后再剪除时会刮伤线或剪错脚,而且可以避免绕线时缠错脚位。 3)确认骨架完整,不得有破损和裂缝。 4)将骨架正确插入治具,一般特殊标记为引脚1(PIN 1),如果图面无注明,则引脚1朝机器。 5)须包醋酸布的先依工程图要求包好,紧靠骨架的两侧,再在指定的引脚上先缠线(或先钩线)后开始绕线,原则上绕线应在指定的范围内绕线。 (2)绕线方式 1)绕线方式 根据变压器要求不同,绕线的方式大致可分为以下几种: ①一层密绕:布线只占一层,紧密的线与线间没有空隙,整齐的绕线如图3a所示。 ②均等绕:在绕线范围内以相等的间隔进行绕线;间隔误差在20%以内可以允收,如图3b所示。 图3 绕线方式 ③多层密绕:在一个绕组一层无法绕完,必须绕至第二层或二层以上,此绕法分为三种情况:

a)任意绕:在一定程度上整齐排列,达到最上层时,布线已零乱,呈凹凸不平状况,这是绕线中最粗略的绕线方法。 b)整列密绕:几乎所有的布线都整齐排列,但有若干的布线零乱(约占全体30%,圈数少的约占5%REF)。 c)完全整列密绕:绕线至最上层也不零乱,绕线很整齐的排列,这是绕线中最难的绕线方法。 ④定位绕线:布线指定在固定的位置,一般分五种情况,如图4所示。 图4 定位绕线 ⑤并绕:两根以上的线同时平行的绕同一组线,各自平行的绕,不可交叉,此绕法大致可分为四种情况,如图5所示。

高频焊接质量控制的要点

3、高频焊接质量控制的要点 影响高频焊管质量的因素很多,而且这些因素在同一个系统内互相作用,一个因素变了,其它的因素也会随着它的改变而改变。所以,在高频调节时,光是注意到频率,电流或者挤压量等局部的调节是不够的,这种调整必须根据整个成型系统的具体条件,从与高频焊接有关联的所有方面来调整。 影响高频焊接的主要因素有以下八个方面: 第一频率 高频焊接时的频率对焊接有极大的影响,因为高频频率影响到电流在钢板内部的分布性。选用频率的高低对于焊接的影响主要是焊缝热影响区的大小。从焊接效率来说,应尽可能采用较高的频率。100KHz的高频电流可穿透铁素体钢0.1mm, 400KHz则只能穿透0.04mm,即在钢板表面的电流密度分布,后者比前者要高近2.5倍。在生产实践中,焊接普碳钢材料时一般可选取350KHz~450KHz的频率;焊接合金钢材料,焊接10mm以上的厚钢板时,可采用50KHz~150KHz那样较低的频率,因为合金钢内所含的铬,锌,铜,铝等元素的集肤效应与钢有一定差别。国外高频设备生产厂家现在已经大多采用了固态高频的新技术,它在设定了一个频率范围后,会在焊接时根据材料厚度,机组速度等情况自动跟踪调节频率。 第二会合角 会合角是钢管两边部进入挤压点时的夹角。由于邻近效应的作用,当高频电流通过钢板边缘时,钢板边缘会形成预热段和熔融段(也称为过梁),这过梁段被剧烈加热时,其内部的钢水被迅速汽化并爆破喷溅出来,形成闪光,会合角的大小对于熔融段有直接的影响。 会合角小时邻近效应显著,有利提高焊接速度,但会合角过小时,预热段和熔融段变长,而熔融段变长的结果,使得闪光过程不稳定,过梁爆坡后容易形成深坑和针孔,难以压合。会合角过大时,熔融段变短,闪光稳定,但是邻近效应减弱,焊接效率明显下降,功率消耗增加。同时在成型薄壁钢管时,会合角太大会使管的边缘拉长,产生波浪形折皱。现时生产中我们一般在2°--6°内调节会合角,生产薄板时速度较快,挤压成型时要用较小的会合角;生产厚板时车速较慢,挤压成型时要用较大的会合角。有厂家提出一个经验公式:会合角×机组速度≮100,可供参考。 第三焊接方式 高频焊接有两种方式:接触焊和感应焊。 接触焊是以一对铜电极与被焊接的钢管两边部相接触,感应电流穿透性好,高频电流的两个效应因铜电极与钢板直接接触而得到最大利用,所以接触焊的焊接效率较高而功率消耗较低,在高速低精度管材生产中得到广泛应用,在生产特别厚的钢管时一般也都需要采用接触焊。但是接触焊时有两个缺点:一是铜电极与钢板接触,磨损很快;二是由于钢板表面平整度和边缘直线度的影响,接触焊的电流稳定性较差,焊缝内外毛刺较高,在焊接高精度和薄壁管时一般不采用。 感应焊是以一匝或多匝的感应圈套在被焊的钢管外,多匝的效果好于单匝,但是多匝感应圈制作安装较为困难。感应圈与钢管表面间距小时效率较高,但容易造成感应圈与管材之间的放电,一般要保持感应圈离钢管表面有5~8 mm的空隙为宜。采用感应焊时,由于感应圈不与钢板接触,所以不存在磨损,其感应电流较为稳定,保证了焊接时的稳定性,焊接时钢管的表面质量好,焊缝平整,在生产如API等高精度管子时,基本上都采用感应焊的形式。第四输入功率 高频焊接时的输入功率控制很重要。功率太小时管坯坡口加热不足,达不到焊接温度,会造成虚焊,脱焊,夹焊等未焊合缺陷;功率过大时,则影响到焊接稳定性,管坯坡口面加热温度大大高于焊接所需的温度,造成严重喷溅,针孔,夹渣等缺陷,这种缺陷称为过烧性缺陷。高频焊接时的输入功率要根据管壁厚度和成型速度来调整确定,不同成型方式,不同

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