Высокочастотная сварка

При высокочастотной сварке выделение тепловой энергии происходит в массе нагреваемого металла и в основном в поверхностных слоях вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости. Наибольшая плотность тока наблюдается в поверхностных слоях. Увеличение плотности тока от центра к поверхности проводника происходит по экспоненциальному закону.

, (1.5)

где – среднеквадратичное значение плотности тока на расстоянии от поверхности провода, А/м²;

– среднеквадратичное значение плотности тока по поверхности провода;

– глубина проникновения – расстояние от поверхности провода по направлению к его центру, на котором плотность тока убывает в «е» раз по сравнению с плотностью тока на поверхности.

Поэтому в поверхностных слоях могут появляться высокие плотности тока и быстрый нагрев металла.

Для целей сварки используется и эффект близости. Сущность его следующая: если вблизи проводника с переменным током поместить другой проводник с током или без тока, то во втором проводнике будет наводиться э.д.с. противоположная первому. А магнитные потоки от обоих токов в зазоре между проводниками будут направлены в одну сторону и суммироваться, а на наружных участках проводников будут ослаблять друг друга.

Поэтому в зазоре между проводниками напряженность магнитного поля повышается, плотность токов и поглощение энергии в этих местах увеличивается, т.е. во внутренних поверхностных слоях проводников энергия значительно концентрируется.

В практике сварка труб с использованием эффекта близости и поверхностного эффекта (рис. 1.10.).

Рис. 1.10. Схема высокочастотной сварки труб с контактным нагревом

Шунтирующее сопротивление при высокой частоте важно и его можно увеличить, помещая внутрь трубы металлический сердечник.

Можно применять токи разно-частотного диапазона и получать очень высокую концентрацию энергии.

Стыковая сварка труб выполняется с использованием индуктора изготовленного в виде круга из одного витка (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Схема высокочастотной стыковой сварки труб с индукционным
подводом тока

При нагреве стыков труб до сварочных температур их сжимают. Частота тока подбирается исходя из максимального к.п.д. индуктора и возможно более высокой скорости нагрева. Критерием выбора частоты тока является диаметр трубы и толщина ее стенки

, (1.6)

где d – диаметр трубы, см;

f – частота, Гц.

С помощью высокочастотного нагрева можно производить наплавку твердым сплавом на режущую кромку различных инструментов, например, зубьев буровых долот, токарных резцов и т.д.

Преимуществом сварки с нагревом является:

1) Возможность сварки труб из высокоактивных материалов: аустенитных и жаропрочных сталей и сплавов;

2) Прочность сварных соединений не уступает прочности основного металла;

3) Высокая производительность и стабильность процесса;

4) Нечувствительность к состоянию поверхности металла;

5) Процесс легко механизируется и автоматизируется.

Дата добавления: 2014-11-06