唐天經(jīng)理 15222225611
華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)焊接的特點及其在異種金屬焊接中的應(yīng)用
摘要：回顧了華夏天信金屬制品有限公司華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻焊接H型鋼華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)的定義和發(fā)展，介紹了華夏天信金屬制品有限公司華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻焊接H型鋼華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)加熱焊接的基拳原理和其加熱速度快，焊接熱影響區(qū)小，能量集中，冷卻時閽短以及環(huán)保、節(jié)能等特點。針對異種金屬焊接存在的難點，綜述了常用的焊接方法及其優(yōu)缺點。華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)焊的快速加熱和表面集膚效應(yīng)的特點，使其能夠?qū)崿F(xiàn)異種金屬舒焊和表面熔覆焊的冶金結(jié)合，接頭性能優(yōu)良。指出感應(yīng)圈的形狀及其與工件之間的相互位置對加熱的質(zhì)量和效率起至關(guān)重要的作用。研究表明，通過在鋼表面預(yù)鍍一層鋅作為釬料并改善鋁在鋼上的潤濕性，控：制溫度低于鋼的熔點而高于鋁的熔點，采用華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)焊可實現(xiàn)鋼一鋁良好的直接熔焊結(jié)合。關(guān)鍵詞：華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)；異種金屬；焊接，；
1 華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)焊的發(fā)展華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻加熱已經(jīng)廣泛應(yīng)用于金屬的熱處理、熔煉、焊接等方面。感應(yīng)焊是利用交變磁場一電場感應(yīng)場中工件上的渦流效應(yīng)加熱工件，使工件熔化，從而實現(xiàn)焊接的一種方法。焊接設(shè)備由交流電源和感應(yīng)加熱圈組成。交流電源按其頻率不同分為華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻和中頻，華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻電源由于頻率高，加熱迅速，應(yīng)用廣泛。
感應(yīng)圈是感應(yīng)加熱設(shè)備的重要元件，交流電源的能量是通過它傳遞給焊件而實現(xiàn)加熱的，通常用紫銅管制作，工作時管內(nèi)通水冷卻。感應(yīng)圈可以根據(jù)不同的需要設(shè)計成合理的結(jié)構(gòu)，對于保證焊接質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率有重大的影響，常見的結(jié)構(gòu)形式有單式、多螺管式、扁平式、外熱式、內(nèi)熱式等。感應(yīng)加熱電源早在20世紀50年代就已經(jīng)出 現(xiàn)，當時主要有：工頻感應(yīng)爐、中頻發(fā)電機組、電子 管振蕩器式華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻電源【11。20世紀50年代末硅晶閘管 的出現(xiàn)引發(fā)了感應(yīng)加熱電源技術(shù)的一場革命，感應(yīng)加熱電源及其應(yīng)用得到了飛速的發(fā)展。到20世紀80 年代，IGBT開關(guān)器件的發(fā)明使感應(yīng)電源的頻率可 高達100kHz，功率達MW級。
2華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)焊接的原理和特點華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)加熱是利用華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生的高頻磁場在磁導(dǎo)材料表面的法拉第電磁效應(yīng)和焦耳效應(yīng)在材料表面產(chǎn)生渦流，利用渦流產(chǎn)生的熱能加熱材料。在線圈的交變磁場中導(dǎo)體內(nèi)所產(chǎn)生的感應(yīng)電流(單位：A)為閉
I-旦：．4．44BSfNxlO-4一 m Z Z 、7式中B為磁感應(yīng)強度(單位：D；S為工件受磁場作 用的橫截面積(單位：cm2)擴為交流電頻率(單位： Hz)；N為感應(yīng)線圈的匝數(shù)；Z為工件的阻抗(單位：Q)。 由于焦耳效應(yīng)，渦流在金屬材料中產(chǎn)生的熱與 金屬的電阻、感應(yīng)電流的關(guān)系式為 Q=t2RT (2) 由式(2)可知，產(chǎn)生的熱量Q與頻率門的平方成 正比，所以華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)的頻率越高，加熱的速度越快。當交流電通過導(dǎo)體時，電流分布是中心密度小、越接近表面密度越大，當電流頻率相當高時，導(dǎo)體的中心可以沒有電流，而全部集中在導(dǎo)體表面，這種現(xiàn)象稱為華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻電流的表面效應(yīng)。由于華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)具有集膚效應(yīng)，通常取85％的電流所分布的導(dǎo)體表面 層厚度為電流滲透深度，以表征表面效應(yīng)的強弱，由式(3)確定閉廠■6=4．5x105、／』； (3) 、pJ 式中 占為導(dǎo)體中的電流滲透深度(單位：m)；P為 導(dǎo)體的電阻系數(shù)(單位：Q·m)；肛為導(dǎo)體的磁導(dǎo)率[單 位：T／(A·m)】。 由式(3)可見，頻率，越高，電流滲透深度占越 小，則加熱厚度越薄，能量集中，工件的表面層被迅 速加熱。 華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻磁場中相鄰兩金屬導(dǎo)體的感應(yīng)電流電流密度要重新分布。當兩導(dǎo)體的電流方向相反時，最大值出現(xiàn)在導(dǎo)體內(nèi)側(cè)，反之，最大值出現(xiàn)在導(dǎo)體外側(cè)，這種現(xiàn)象稱為鄰近效應(yīng)。華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)加熱焊接的特點為： (1)加熱速度快、生產(chǎn)效率高。 華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)加熱單位功率高達500—1 000 kW詹， 所以加熱速度極快，大面積焊接所需時間只要幾秒，可大大縮短焊接時間，提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。 (2)熱影響區(qū)小、對基體損傷小。 華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)加熱的集膚效應(yīng)使得待焊工件的加熱深度很淺，甚至可以達到零點幾毫米，僅僅依靠工件傳熱向芯部導(dǎo)熱，工件任一點在進入感應(yīng)器內(nèi)時，被急劇加熱到融化溫度，離開感應(yīng)器就進入急劇冷卻狀態(tài)，幾乎沒有保溫時間，加熱時間極短，所以熱影響區(qū)很小，基本不會損傷基體。另外，氧化皮生成極少，即使在空氣中加熱，坯料表面的氧化、脫碳也非常少。
(由于涂層和基體 材料存在特性差異，根據(jù)感應(yīng)加熱中的渦流分布特 點，涂層和基體界面處的渦流很大，導(dǎo)致界面處溫 度較高，所以涂層和基體的結(jié)合部位一般會生成一 條白亮帶，這是感應(yīng)熔覆組織的一個特征。感應(yīng)熔 覆的加熱速度快，材料的氧化燒損少，且表面較 平整。張增志等人m1分別對華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)熔涂、激光熔覆與氧乙炔噴焊GNi—WC25涂層的性能進行了 比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)熔涂涂層的表層硬度、耐磨性和抗腐蝕性都優(yōu)于激光熔覆涂層與氧乙炔噴
焊涂層。如上所述，異種金屬之間存在的巨大物理化學(xué)性能的差異，直接采用熔化焊接非常困難。釬焊又存在接頭強度低的缺點。本研究采用華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)熔一釬焊的方法實現(xiàn)鋼一鋁的焊接，該方法兼?zhèn)淙酆负?/span>釬焊的雙重特點，利用鋼和鋁熔點的巨大差別，實現(xiàn)鋁側(cè)為熔焊結(jié)合，鋼側(cè)為釬焊結(jié)合。在鋼表面預(yù)鍍一層鋅作為釬料并改善鋁在鋼表面的潤濕性，采用華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)加熱并使用焊劑保護防止鋁氧化。控制溫度低于鋼的熔點而高于鋁的熔點，界面處鋁熔化后向鋼基體擴散，但由于加熱速度極快，鋼鋁金屬間化合物生成量極少，對接頭強度影響很小，實現(xiàn)了鋼一鋁的良好結(jié)合。
5 結(jié)論
(1)華夏天信金屬制品有限公司華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)焊具有加熱速度快、熱量集中、易于實現(xiàn)自動化的特點，其集膚效應(yīng)使得熱影響區(qū)小，對基體損傷小。 (2)異種金屬連接復(fù)合使用越來越廣泛，但由于 物理化學(xué)性能的巨大差異導(dǎo)致其熔化焊接困難，高 頻感應(yīng)獨特的特性可實現(xiàn)異種金屬的釬焊和熔覆 焊，接頭形成冶金結(jié)合，焊接質(zhì)量高。 (3)采取適當?shù)暮附庸に?，合理控制焊接溫度?時間，使用華夏天信金屬制品有限公司華夏天信金屬制品有限公司高頻焊接H型鋼高頻感應(yīng)加熱可實現(xiàn)異種金屬直接的
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