高频焊的基本原理解析

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：高频电阻焊带材成形为管坯并在挤压辊作用下，使对口两端面呈V形，即构成V形焊接区，V形顶点称汇合点。高频电阻焊时电流从电极直接输入，由于趋肤效应和邻近效应的作用，使电流主要集中于V形焊接区端面表层，并在邻近汇合点处电流密度最大，因而焊透性极好。

1.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类。

（1）高频电阻焊带材成形为管坯并在挤压辊作用下，使对口两端面呈V形，即构成V形焊接区，V形顶点称汇合点。高频电阻焊时电流从电极直接输入（图2-5-1a），由于趋肤效应和邻近效应的作用，使电流主要集中于V形焊接区端面表层，并在邻近汇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、外圆周表面构成两个分流回路），需在管坯内安置铁氧体磁心阻抗器。

图2-5-1 高频焊原理

a）高频电阻焊 b）高频感应焊 1—管坯 2—电极 2′—感应器 3—接高频电源 4—挤压辊 5—阻抗器 I—焊接电流 I′、I″—分流 v—焊接速度

（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2-5-1b）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氏阻抗器（铝质集管）。

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2-5-2所示。其中①～⑤为加热区间；⑤～⑦（或⑧）为挤压顶锻区间。在加热区间沿管坯中层面y方向（即加热深度方向）温度分布如图2-5-3所示。图中曲线表明，由于趋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，因而该处温度也越高；在加热区间沿指向汇合点方向的不同位置上（中层面x方向上）温度分布如图2-5-4a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，因而该位置上温度也增高，加热深度也增大。汇合点及其邻近区域温度已超过金属熔点形成液态金属层，此时往往出现连续喷射的细滴火花——闪光（与连续闪光焊时的闪光相似，但较弱），这就使接头处获得了需要的焊接温度，为挤压顶锻焊接创造了条件。应该指出，管坯对接接头沿厚度加热温度是否均匀，即管坯对接接头内、外圆周表面温度是否达到相同，将直接影响焊接质量。同时，管坯对接接头形成焊缝前的每一点的温度变化，实际上都要经历加热区间中①～⑤各位置所处的温度。

图2-5-2 高频焊焊接区示意图

3.挤压顶锻焊接

挤压顶锻区间的温度分布如图2-5-4b所示。此时，在挤压辊产生的挤压力（焊接压力）作用下，将熔化金属及氧化夹杂挤出，并使接头处受到强烈顶锻（管坯周长挤去一定挤压量），促使形成共同晶粒获得牢固对接接头。其实质仍属于塑性状态下的固相焊接。

图2-5-3 A—A剖面的中层面上电流密度j与温度T分布

高频焊的基本原理解析

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