高頻焊接是一種利用高頻電流通過接觸面產生的電阻熱和壓力(或非壓力)使金屬形成連接的焊接方法。高頻焊接不同於電阻焊接。在高頻焊接中,焊接電流僅在工件表面平行接觸。電阻焊電流垂直於焊接界面流動。高頻焊接的頻率一般選擇在300至450千赫之間:電阻焊使用50千赫的工頻電流。
高頻焊接按照高頻電流在工件中產生熱量的方式可分為接觸式高頻焊接和感應式高頻焊接。在接觸高頻焊接時,將高頻電流引入到與工件的機械接觸中。在感應高頻焊接過程中,高頻電流通過外部電感的耦合產生工件的感應電流。高頻焊接是一種高度專業化的焊接方法,應根據產品配備專用設備。生產率高,焊接速度可達30m/min。主要用於焊接縱向或螺旋接頭製造管道。
高頻焊接原理——通過高頻電流的趨膚效應,高頻電能可以集中在焊件的表層,而鄰近效應可以用來控制高頻電流流動路徑的位置和範圍。當高頻電流需要集中在焊件的某一部分時,只要導體和焊件形成電流迴路,並使導體靠近焊件的這一部分,使它們彼此形成相鄰的導體,就可以實現這一要求。高頻焊接是根據焊接件的具體形式和結構的特殊要求,利用集膚效應和鄰近效應對被焊表面金屬進行快速加熱。
高頻焊的高頻電流的兩大效應的內容為:
集膚效應——當交流電施加到導體上時,導體部分上的電流分布是不均勻的,電流密度從導體中心到表面逐漸增加,並且大部分電流僅沿著導體表面流動。導體的電阻率越低,磁導率越高,電流頻率越高,趨膚效應越明顯。
鄰近效應——當高頻電流在兩個導體之間或在往復導體中以相反的方向流動時,電流將集中在導體的相鄰側。
高頻焊接常用的電流頻率範圍為300~450千赫,有時也使用低至10千赫的頻率。
高頻焊具有下列特點:
1、由於電流高度集中在焊接區域,加熱速度極快,所以焊接速度可達150~200米/分鐘。
2.由於焊接速度快,焊件自冷卻效果強,熱影響區小,不易氧化。因此,焊縫的結構和性能非常好。
3.焊接前可對焊件表面進行清潔,從而提高效率。
4.可以焊接的金屬種類繁多,產品的形狀和規格也多種多樣。
高頻焊接包括高頻電阻焊接和高頻感應焊接。
(1)高頻電阻焊接:用滾輪或觸點作為電極,將高頻電流引入工件。適用於管道的連續縱向對焊和螺旋搭接焊,以及鍋爐翅片管和換熱器螺旋翅片的焊接。焊管的外徑為1200毫米,壁厚為16毫米,工字梁的腹部電極厚度為9.5毫米,生產率高。
(2)高頻感應焊接:用感應線圈加熱工件,可以焊接外徑為9毫米的小直徑管和壁厚為1毫米的薄壁管。常用於中小直徑鋼管和銅管的縱縫焊接,也可用於環縫焊接,但功率損耗大於高頻電阻焊接。影響高頻焊接質量的主要參數是頻率、功率、工件形狀角、擠壓壓力、電極(或感應環)與擠壓輥之間的距離以及焊接速度。主要設備包括高頻電源、工件成型設備和擠壓機械。高頻焊接質量穩定,生產率高,成本低。適用於高效自動化生產線,是生產有縫管的先進方法。