使用高頻感應焊接技術生產焊管時,需要在焊管坯料的內腔放置阻抗器以改變管坯中感應電流的分布,如圖1 所示。將阻抗器放置在合適的位置,能夠使感應電流聚集到焊管的熔合面上,從而提高感應焊接效率;如果阻抗器的放置方案不合適,不僅會降低焊管的焊接效率,甚至會使產品出現質量問題。
圖1 阻抗器示意圖
目前全面地介紹阻抗器放置方案的文獻較少,現有的文獻僅在講解焊管生產工藝時簡略說明阻抗器的放置方案。這些方案是總結生產經驗得出的,通用性不高,而且各種方案中阻抗器的放置位置不一致,有些放置方案甚至是相互矛盾的。以上不足會給生產技術人員帶來困擾,可能導致設計出的焊管焊接效率較差。
下面我們就結合生產過程中的一些經驗對阻抗器的安裝及在生產中應注意的有關問題做個匯總:
a.阻抗器的安裝位置。
阻抗器的安裝位置對於能否充分地發揮它的功能有重要影響。從電磁感應定律出發,阻抗器的安裝位置應遵循如下原則:阻抗器的一端應超過感應線圈,超出感應線圈的一段應適當長一些(大約為一個線圈的長度)。具體地說,如果阻抗器足夠長,可將線圈的中點取作阻抗器的中心位置,使阻抗器的一端超出擠壓輥的中心線3—6mm,另一段超出感應線圈一個較長的距離。如果阻抗器不夠長,其中心位置應適當向加熱區移動,以確保阻抗器的一端超出擠壓輥的中心線,但又要注意使它的另一端一定要超出感應線圈。
b.阻抗器的安裝。
對阻抗器的安裝首先要牢固,避免阻抗器在焊接過程中發生振動。安裝的位置應使阻抗器的軸心與軋制中心線一致,並使阻抗器儘量靠近焊點。
c.通水冷卻問題。
通水冷卻是高頻直縫焊管中的重要問題。其目的是使阻抗器的各部位在高頻焊接過程中保持較低且恆定的溫度,使阻抗器具有較高的磁導率且保持不變。欲達到這一目的必須注意兩個問題:
一是要有足夠的通水量,這就要求有足夠的水壓和適當大的通水橫截面積。二是應有高的散熱效率。即使通水量很高,如果阻抗器的散熱效率很低,依然達不到通水冷卻的目的。為了提高阻抗器的散熱效率,最好將阻抗器的通水孔道均勻排列。
d.生產過程中應注意的幾個問題。
a).在安裝阻抗器時,前端不得超過擠壓輥中心線太遠,一般控制在3~6mm之間。
b).在調整阻抗器時切不可接觸管筒邊緣,否則極易被管筒將其帶跑,當然距離也不能太大。
c).在纏制阻抗器過程中,應注意不要纏制太粗,更不能太細,要根據生產的鋼管直徑、壁厚和內徑的大小來適當確定,要保證中間通水冷卻間隙,並有預防破碎的措施。
d).生產過程中要經常檢查阻抗器位置及是否被帶跑或破碎,並經常清除阻抗器上掛粘的拉絲或雜物。
e).在正常生產過程中,可以在感應器兩邊各附短磁棒,可以提高焊接效率(其作用有兩個:
一是加強感應器下管坯邊的鄰近效應,減少其渦流損失,增加了焊接電流,進而提高焊接效率;
二是使感應電流集中在管坯上半部,可以減少管背的損耗)。
f).在磁棒較短的情況下,在調整中可以將部分短磁棒放置在磁棒後的管筒內,藉以彌補其短磁棒的長度不足。
g).在正常生產調整中要注意阻抗器的冷卻,以降低內部磁棒的使用溫度,延長其使用壽命。如果高溫超過居裡溫度點(170~340°C)會導致磁棒失磁,剩餘的有效磁棒會承載更多的磁通密度,這樣會導致阻抗器情況進一步惡化,最終導致整個阻抗器停止工作。
總之,阻抗器是高頻焊接(無論是接觸焊還是感應焊)主要部件之一。其安裝位置正確與否,對提高焊接速度、提高焊接質量起到關鍵的作用。
常見阻抗器形式
通流式阻抗器
回流式阻抗器
功率的損耗是積少成多並且看不見的浪費,對於競爭日益激烈的焊管行業來說,細節與成本控制是企業超越競爭對手的墊腳石。希望大家能在看完這篇文章後對阻抗器有更進一步的了解。