高频焊接质量的好坏,直接影响到焊接产品的整体强度、质量等级和生产速度。 了解高频焊接的基本原理;了解高频焊接设备的结构和工作原理;了解高频焊接质量控制的要点。
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30KHz~500KHz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工件的焊接。
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,电流就越集中在工件的表面;频率越低,表面电流就越分散。必须注意:金属虽然是导体,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金属边部加热、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
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。
3、高频焊接质量控制的关键
在高频焊接过程中,焊接工艺及工艺参数的控制、感应圈和阻抗器位置的放置等对焊缝的焊接质量影响很大。
高频感应圈位置的调控
感应圈应放置在与钢管同一中心线上,感应圈与工件表面间距小时效率较高,但容易造成感应圈与工件之间的放电,一般要保持感应圈离工件表面有5~8 mm的空隙为宜。
高频焊接工艺参数―― 输入热量的控制
当高频输入的热量不足且焊接速度过快时,使得被加热的工件边缘达不到焊接的温度,工件仍保持其固态组织而焊接不上,形成了未熔合或未焊透的裂纹,会造成虚焊,脱焊,夹焊等未焊合缺陷;当高频输入热量过大且焊接速度过慢时,使得被加热的管体边缘超过了焊接温度,容易产生过热甚至过烧,使焊缝击穿,造成金属飞溅而形成缩孔,造成严重喷溅、针孔、夹渣等缺陷。可以通过调整高频焊接电流(电压)或调整焊接速度的方法,来控制高频输入热量的大小,从而使工件的焊缝既要焊透又不焊穿,获得焊接质量优良的成品。
高频焊接常见的问题、原因及其解决方法
⑴焊接不牢,脱焊,冷叠;
原因:输出功率和压力太小。
解决方法:1 调整功率;2 调节挤压力。
⑵焊缝两边出现波纹;
原因:开口角太大。
解决方法: 提高焊接速度。
⑶焊缝有深坑和针孔;
原因:出现过烧。
解决方法:1、调整功率;2、提高焊接速度 。
⑷焊缝毛刺太高;
原因:热影响区太宽 。
解决方法:1、提高焊接速度;2、调整功率。
⑸夹渣;
原因:输入功率过大,焊接速度太慢 。
解决方法:1 调整功率;2 提高焊接速度 。
⑹焊缝外裂纹;
原因:母材质量不好;受太大的挤压力 。
解决方法:1 保证材质;2 调整挤压力 。
综上所述,由于系统性的影响因素,再加上每一个操作者有不同的习惯,焊接质量会有明显差别。我们只有更好的了解高频焊接的基本原理,从而更好地结合自己的生产实践,总结出适合于自己的操作规程,对各环节实行严格的控制,质量才会得到有效地提高。