特种焊接技术PPT课件5-9高频焊典型应用

1 项目五 高频焊技术主讲教师：安普光 2 如图5-11所示，高频电阻焊制管时，带材由成形机组制成管形后，在挤压辊轮挤压下，使接头两边会合成V形的会合角，高频电流经位于会合角两侧的一对滑动电极触头导入焊件，由一个触头经会合点传回到另一触头，在会合角两边的表层形成往复回路，产生邻近效应，使两边的电流密度增大，产生电阻热。随着加热速度加快，管坯快速向前移动，调整电源功率，使会合角两边特别是会合点附近的表层加热到焊接温度或熔化温度，有时会合点到焊合点中的一段区域产生连续的金属火花喷溅。5.3.1.典型高频焊制管工艺1高频电阻焊制管项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 3 在挤压辊轮作用下，管坯两边挤到一起，两边的氧化物和杂质被挤出，在接头两接触面间产生强烈地顶锻，促使金属原子之间牢固地结合在一起，然后用设置在焊接机组后边的刨刀，将挤出的氧化物及墩粗部分的金属切削掉，再用定径和校直装置将管子定径并校直。随管坯不断地快速送进，电极触头连续导入高频电流，挤压辊轮与刨刀等不停地工作，就实现了高频接触焊连续制管的全过程。项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 4 “ERW钢管”就是直缝高频电阻焊管，英文Electric Resistance Welding，缩写简称为ERW，用于输送石油、天然气等汽液物体，可以满足高、低压各种要求。项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 5 高等级直缝高频焊管成套设备项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 6 高频感应焊制管与高频电阻焊制管法相比较，主要区别是电能导入的方式不同。高频感应焊制管时采用套于管坯上的感应圈导入电能。如图5-12所示，当感应圈中通有高频电流时，在交变磁场的作用下，管坯中产生的感应电流，大部分由管坯一边的外周表面经会合点后又回到另一边的外周表面，形成往复回路，构成了邻近效应的条件，于是电流便高度集中于会合面上，使管坯边缘极快地加热到焊接温度甚至高到熔点，然后经过挤压来实现管子纵缝的连续焊接。2高频感应焊制管项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 7 小部分感应电流从管坯的外周流向管坯的内周表面，并构成循环流动由于此部分电流只使管坯背面加热而与形成焊缝无关，故称为无效电流。为减小无效电流，需在管坯内安放阻抗器，用以增加管内壁的电抗，减小无效电流，提高焊接效率。高频感应焊管可焊制直径小于220mm、壁厚小于11mm的各种规格的金属管。图5-12 管材纵缝高频感应焊接原理图1-挤压辊轮 2-管坯 3-阻抗器 4-感应圈Il-焊接电流 I2-无效电流 HF-高频电源 T-管坯运动方向项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 8 （1）焊管表面光滑，特别是焊道内表面较平整，适用于焊接电缆套或流通液体等要求内壁平滑的管材。（2）感应圈不与管壁接触，故对管坯接头及表面质量要求比较低，亦不会像高频电阻焊时可能引起管子表面烧伤。（3）因不存在电极（滑动触头）压力，故不会引起管坯局部失稳变形，也不会引起管坯表面镀层擦伤，因此适宜于制造薄壁管和涂层管。（4）不用电极，因而省料省时。3两种高频焊制管法的比较与高频电阻焊相比，感应焊具有以下优点：（5）不存在电极触头开路即脱离接触的问题，功率传输及焊接电流稳定，而且焊接过程中容易调整。项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 9 但是，高频感应焊能量损失较大，在使用相同功率焊制同种规格管子时，其焊速仅为高频电阻焊法的1/21/3，因而对于中、大直径管的制造，则以采用高频电阻焊法为宜。项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 10 5.4.1 螺旋缝焊管的高频焊高频纵缝焊管法在生产大直径的管材时，因受管坯宽度的限制，难以实现。采用如图5-13所示的高频螺旋焊管法，不仅能使用较窄的管坯焊出直径很大的管子，且能用同一宽度的管坯焊出不同直径的管材。图5-13 高频螺旋焊管示意图a）对接螺旋缝 b）搭接螺旋缝1-成品管 2-心轴 3-电极位置 4-焊合点 5-挤压辊轮HF-高频电源 F-挤压力 n-管子旋转方向项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 11 5.4.1 螺旋缝焊管的高频焊焊接时，将管坯连续送入成形轧机，使之螺旋地绕心轴弯曲成圆筒状，并使其边缘间相互形成如图5-13a的对接焊缝或如图5-13b的搭接焊缝，同时又构成相应的V形会合角，然后再用高频接触法进行连续焊接。对接焊缝设计一般用于制造厚壁管；搭接焊缝设计用于生产薄壁管。为避免对接端面出现不均匀加热，接头两边应加工成6070角的坡口。搭接缝的搭接量可随管坯厚度的不同在25mm范围选取。用功率为200kW高频电源可制造壁厚614mm，直径达1024mm的大直径螺旋接缝管，焊接速度可达3090m/min。由于螺旋管比直缝管承载能力大，故多用于输送石油、天然气等重要场合。项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 12 高等级螺旋焊管成套设备项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 13 5.4.2 螺旋翅片管高频焊为了增加各种散热器用管的散热表面积，常用焊接方法特别是高频焊法向其表面焊上纵向散热片或螺旋散热片，俗称翅(鳍)片管。由于翅片管传热面积大、效率高，使以其为核心元件的各种换热设备在电力、化工和炼油装置中得到广泛应用。用高频焊制造翅片管具有焊接效率高、热影响区窄、焊接质量好、可使用异种金属材料等优点。项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 14 5.4.2 螺旋翅片管高频焊如图5-14所示，翅片管是在无缝钢管外圆上按一定螺距缠绕0.30.5mm厚的薄翘片，翘片垂直于钢管外圆的表面。焊接时，管子做前进及回转运动，翘片以一定角度送向管壁，并由挤压辊轮将其压紧于管壁上，当翘片与管壁上的触头通有高频电流时，会合角边缘金属便被加热，并经挤压而焊接起来。焊接螺旋翘片管时，因连接面的非对称而产生的加热不均匀问题，可采用非对称地放置触头的办法来解决。图5-14 螺旋翅片管焊接示意图1-管子 2-翅片 3-触头HF-高频焊电源 n-管子转动方向 S-翅片送料方向 F-挤压力 T-管子移动方向项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 15 5.4.2 螺旋翅片管高频焊高频焊制螺旋翅片管时焊接速度非常快，通常在50150m/min的范围内，可焊管子的直径为16254mm，适焊材料种类多。表5-5为P91耐热钢管对0Cr13钢带高频焊工艺参数。高频焊接翅片管视频-钢管规格：219mm_超清高频焊接翅片管视频-钢管规格：165mm_超清高频焊接翅片管视频-钢管规格：89mm开齿_超清项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 16 5.4.3 型钢的高频电阻焊高频电阻焊主要用于结构型钢的生产，如T形、I形、H形等多种型材。图5-15为国外某公司用高频电阻焊法生产的不同断面的轻型H型钢，材质为普通非合金钢和高强钢。项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 17 高频电阻焊H型钢机组组成如图5-16所示，从进料到出成品整个加工过程都是机械化生产，生产效率很高，其生产过程如下：上翼缘板、腹板和下翼缘板的卷钢坯料分别在1所指三处开卷，对于腹板需在腹板边缘墩粗机3处将两边缘预墩粗（未进行墩粗处理时，则只能焊合腹板厚度的8085%），然后与经过翼板矫平机4矫平后的上、下翼缘板一起送入高频电阻焊机5处进行焊接；图5-16 高频电阻焊制造H型钢的生产线1-卷钢开卷机 2-翼板毛坯输送装置 3-腹板边缘徽粗机 4-冀板矫平机5-高频电阻焊机 6-去毛刺整形 7-冷却 8-矫正 9-探伤 10-飞锯项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 18 此时，翼板与腹板间形成V形会合角（开角4070），然后用电极滑动触头将电压为50200V，频率为450kHz的高频电流传递给一个翼缘板，该电流沿着翼缘板和腹板端面V形区流过，然后通过在腹板上的导流滑动触头流经腹板另一端面V形区后由滑动触头（电极）流出，形成焊接回路，最后再连续通过挤压辊轮进行挤压和焊接。高频电阻焊制造H型钢的生产工艺视频项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 19 值得注意的是，由于翼缘板较厚，调整触头位置以使热量分布合适是很重要的。焊后立即在6处去毛刺整形，经7处冷却后进入矫正机组8进行纵向校直及翼缘校直，经9处对焊缝进行无损检验，最后按所需长度在飞锯10处切断即得成品。项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 20 5.4.4 板（带）材的高频电阻焊长度较短的板材或带材可采用高频电阻焊法实现连接，其原理如图5-17所示。将两待焊的带材或板坯端头置于铜制的条形平台上，施加一定压力使之相互接触。同时，置邻近导体于接缝的上方，将其一端与条形平台相连接，另一端及条形平台的另一端分别接于高频电源的输出端。当高频电流通过时，接缝区便在邻近效应作用下异常迅速地被加热到焊接温度，随即在较大顶锻压力作用下完成焊接。项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 21 通过正确地选择频率，可调节电流的穿透深度，使焊缝沿厚度方向能够均匀地加热。此法适于厚度0.65mm、宽度76900mm的钢板对接。厚度3mm、对接焊缝长191mm的低碳钢，仅需1.1s就能完成。该法适用于连接带卷终端和制造冲压件所需的带材与板坯，也可用于直接生产零件，例如汽车轮圈坯的焊接。图片位置项目实施-任务1 制定与实施高频焊工艺高频焊典型应用 22 Thank You