了解高頻焊接的頻率 咨詢廠家

了解高頻焊接的頻率 咨詢廠家
說(shuō)到高頻焊接的頻率還是要先解釋一下什么是高頻
在高頻焊接領(lǐng)域中應(yīng)用是一種交變電流頻率在100千赫茲到800千赫茲的頻率。工頻50或60赫茲首先變換成直流，該直流通過(guò)使用真空管結(jié)合槽路電容形成的振蕩或通過(guò)高頻功率晶體器件mosfets（金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管）組成的逆變器將直流變換成高頻交流電，通過(guò)輸出裝置形成鋼管焊接加熱源。
所以，簡(jiǎn)述來(lái)說(shuō)工頻轉(zhuǎn)換成高頻的步驟即為：工頻交流（整流）-->直流-->（振蕩/逆變）-->高頻交流
高頻電流的特點(diǎn)：
高頻電流相比較于50或60赫茲工頻電流具有兩種不同尋常的特點(diǎn)。首先，工頻電流流經(jīng)的是金屬導(dǎo)體（電流載體）的整個(gè)截面，而高頻電流則只在金屬導(dǎo)體（電流載體）的表面流過(guò)。頻率越高，載體截面利用率越低。該特性稱之為“趨膚效應(yīng)”。*二，當(dāng)兩個(gè)攜帶高頻電流的導(dǎo)體相互靠近時(shí)，高頻電流將由原來(lái)的在金屬導(dǎo)體整個(gè)表面均勻流動(dòng)變成電流只在兩導(dǎo)體相鄰近的表面流動(dòng)。該特性稱之為“臨近效應(yīng)”。
高頻電流和焊接的關(guān)系
高頻電流是非常適合于焊接鋼管的。因?yàn)樗内吥w效應(yīng)的特點(diǎn)，電流僅在表面流動(dòng)并且僅有少量的金屬鋼帶邊緣表面被加熱，少量的熱量形成非常窄的熱影響(haz）區(qū)就可將金屬表面加熱到足夠高的溫度。
熱影響區(qū)(haz)是焊接的一部分，分布于結(jié)合線的兩邊，是被加熱到足夠高溫度而未被熔化并且已經(jīng)改變了本身晶相接構(gòu)的區(qū)域。
臨近效應(yīng)幫助集中電流向越來(lái)越靠近并形成vee的兩個(gè)鋼帶邊緣流動(dòng)。使工作過(guò)程變得較加有效。由鋼帶邊緣在擠壓輥前形成的vee焊接區(qū)域必須仔細(xì)控制，以求獲得較大的電流利用率。
軋機(jī)設(shè)置問(wèn)題如軋輥排列不良、軸變形、軋輥磨損過(guò)甚都會(huì)引起vee從一邊向另一邊游離或引起鋼帶邊緣上下、左右移動(dòng)。當(dāng)這些現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，臨近效應(yīng)的特性將引導(dǎo)電流并改變鋼帶邊部流動(dòng)電流的分布和電流強(qiáng)度，進(jìn)而引起溫度的改變，導(dǎo)致焊接質(zhì)量的問(wèn)題。高頻電流在這一點(diǎn)上是非常敏感的。
頻率和趨膚深度的關(guān)系
高頻趨膚深度是材料特性、材料溫度特性以及頻率特性的綜合表現(xiàn)。通常較高的頻率會(huì)有較淺的趨膚深度，較低的頻率會(huì)有教深的趨膚深度。趨膚深度通常用參考深度來(lái)衡量，并且該參數(shù)可以通過(guò)以下公式進(jìn)行理論計(jì)算。
d=3160√(r/mf)
d = 參考深度
r = 被加熱材料電阻系數(shù)
f = 頻率
m = 材料滲透導(dǎo)磁率
注: 3160 是鋼材恒量常數(shù)，不同材料有不同的恒量常數(shù)。
高頻焊接較常用的焊接頻率是300~400千赫茲。然而，對(duì)于非常小直徑和非常薄壁的高頻焊管來(lái)說(shuō)，較高的頻率將較加有利于焊接。大壁厚（16mm以上）的高頻焊管則易于使用相對(duì)較低的頻率，通常頻率范圍為120千赫茲到250千赫茲。
頻率和趨膚深度的關(guān)系
哪些參數(shù)稱之為高頻焊接關(guān)鍵參數(shù)？
焊接功率及效率
功率
通常對(duì)于高頻焊接來(lái)說(shuō)，對(duì)特定規(guī)格的管材在特定速度下的焊接，其焊接功率相對(duì)來(lái)說(shuō)是恒定的。其產(chǎn)生變數(shù)的主要原因來(lái)自于下面要談到的其他相關(guān)參數(shù)如vee角大小和長(zhǎng)度、穩(wěn)定性、鋼帶邊緣的平行度、感應(yīng)加熱線圈的尺寸、高頻焊接的頻率以及阻抗器在實(shí)際生產(chǎn)中所使用頻率下的特性和冷卻效果。不同的頻率對(duì)該特定條件下的焊接功率也會(huì)產(chǎn)生重大影響。下面我們將會(huì)談到。
對(duì)實(shí)際生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，確定焊接功率或焊機(jī)功率要綜合各方面因素，如生產(chǎn)線速度、擠壓輥直徑、焊接頻率等等。在較大鋼管直徑和較大壁厚焊接時(shí)期望達(dá)到的生產(chǎn)速度的不同期望值也對(duì)焊機(jī)功率的選擇影響重大。該期望值通常會(huì)直接導(dǎo)致焊機(jī)功率配置巨大的變化,同時(shí)也給總投資的預(yù)算帶來(lái)壓力。對(duì)于不同類型的焊機(jī)其效率的高低以及對(duì)功率位置的不同定義，都會(huì)影響到焊機(jī)額定功率的實(shí)際配置。
效率
效率概念分為兩種，首先是焊機(jī)效率即對(duì)電源的利用率，根據(jù)設(shè)備工作原理的不同和采用器件的不同，設(shè)備對(duì)電源的利用率會(huì)有很大的不同。通常來(lái)說(shuō)傳統(tǒng)的振蕩管焊機(jī)其效率一般在45％~60％之間。固態(tài)焊機(jī)（晶體管焊機(jī)）由于其產(chǎn)生高頻的基理不同（逆變），設(shè)備效率相比較于振蕩類焊機(jī)來(lái)說(shuō)可提高到75~90％。
其二是轉(zhuǎn)換效率，即高頻逆變器通過(guò)輸出傳輸母線將功率傳輸?shù)截?fù)載（低阻抗負(fù)載直接驅(qū)動(dòng)，電流型回路的典型特點(diǎn)）或通過(guò)輸出變壓器進(jìn)行阻抗變換（將低阻抗的感應(yīng)線圈負(fù)載轉(zhuǎn)換成逆變系統(tǒng)可接受的高阻抗，這是使用輸出變壓器的主要目的，也是電壓型輸出回路的典型特點(diǎn)，隔離僅僅是它的附加效果而沒有多少實(shí)際意義）將該功率轉(zhuǎn)變成對(duì)實(shí)際生產(chǎn)起直接作用的鋼帶vee角開口區(qū)域的鋼帶邊部加熱功率。該效率受傳輸母線或輸出變壓器、設(shè)備焊接頻率以及外部參數(shù)影響較大，即使在較恰當(dāng)?shù)耐獠織l件下，傳輸母線功率損失約3~5％，輸出變壓器功率損失5~8％。從感應(yīng)線圈輸出的功率變?yōu)楹附铀璧膶?shí)際功率，其功率損失也要**過(guò)3~8％。且隨著管徑增大，損失加劇。
250kw感應(yīng)焊接功率在不同焊接頻率下對(duì)效率/速度的影響
300khz和200khz焊接頻率相比，在感應(yīng)焊方式和相同輸出功率250kw的前提下，300khz設(shè)備將比200khz設(shè)備提高焊接速度約10％。
也就是說(shuō)在相同焊接功率下或者說(shuō)相同的電力消耗情況下，300khz頻率可以獲得比200khz多10％的產(chǎn)量。
每天6小時(shí)、每年生產(chǎn)時(shí)間按照300天計(jì)算生產(chǎn)，76mm鋼管以3.5mm壁厚計(jì)算，在付出相同的工廠費(fèi)用情況下，少生產(chǎn)鋼管0.29~0.34萬(wàn)噸。
450kw感應(yīng)焊接功率在不同焊接頻率下對(duì)效率/速度的影響
300khz和200khz焊接頻率相比，在感應(yīng)焊方式和相同輸出功率450kw的前提下，300khz設(shè)備將比200khz設(shè)備提高焊接速度約10％。
也就是說(shuō)在相同焊接功率下或者說(shuō)相同的電力消耗情況下，300khz頻率可以獲得比200khz多10％的產(chǎn)量。
每天6小時(shí)、每年生產(chǎn)時(shí)間按照300天計(jì)算生產(chǎn)，219鋼管以6mm壁厚計(jì)算，在付出相同的工廠費(fèi)用情況下，少生產(chǎn)鋼管1.1~1.2萬(wàn)噸。
450kw接觸焊功率在不同焊接頻率下對(duì)效率/速度的影響
300khz和200khz焊接頻率相比，在接觸焊方式和相同輸出功率450kw的前提下，300khz設(shè)備將比200khz設(shè)備提高焊接速度約10％。
也就是說(shuō)在相同焊接功率下或者說(shuō)相同的電力消耗情況下，300khz 頻率可以獲得比200khz多10％的產(chǎn)量。
每天6小時(shí)、每年生產(chǎn)時(shí)間按照300天計(jì)算生產(chǎn)，219鋼管以6mm壁厚計(jì)算，在付出相同的工廠費(fèi)用情況下，少生產(chǎn)鋼管2.4~2.6萬(wàn)噸。
以上數(shù)據(jù)告訴我們：根據(jù)實(shí)際焊接產(chǎn)品對(duì)焊接頻率進(jìn)行合理定位，并且使焊接設(shè)備穩(wěn)定的運(yùn)行在一個(gè)合適的工作頻率上，可以有效地提高生產(chǎn)效率10％。
任何時(shí)候在焊接頻率許可的前提下，較高的頻率會(huì)比較低的頻率較節(jié)能，效率較高。
高頻焊機(jī)必須具備的重要功能
相同壁厚但不同管徑的鋼管對(duì)焊機(jī)的影響將遠(yuǎn)大于相同管徑不同壁厚的鋼管。
對(duì)于焊接設(shè)備來(lái)說(shuō)，管徑的變化意味著感應(yīng)加熱線圈尺寸的變化，也就是焊機(jī)設(shè)備輸出負(fù)載的變化。
在這種情況下怎樣保證焊接設(shè)備對(duì)相同壁厚鋼管輸出相同的焊接頻率至關(guān)重要，負(fù)載匹配的較顯著的作用就在于主動(dòng)匹配負(fù)載的變化，保證焊接頻率相同和穩(wěn)定。
生產(chǎn)線的配置
生產(chǎn)線焊機(jī)功率需要合理配置以體現(xiàn)合理性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)焊機(jī)功率和焊接功率是完全不同的概念。焊接功率是效率的具體體現(xiàn)。
較高的焊接頻率使焊接時(shí)所需要的焊接功率減小，效率提高，使焊接對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的外部參數(shù)變化變得不敏感，機(jī)組設(shè)定相對(duì)低頻焊機(jī)較加*。同時(shí)可獲得較窄的熱影響區(qū)，節(jié)省原材料。
上述就是小編為你介紹的關(guān)于了解高頻焊接的頻率的內(nèi)容，對(duì)此你還有什么不了解的，歡迎前來(lái)咨詢我們網(wǎng)站，我們會(huì)有技術(shù)人員為你講解。
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