Высокочастотная сварка

Высокочастотная сварка - сварка с применением давления, при которой нагрев осуществляется токами высокой частоты (ТВЧ). Нагрев заготовок ведется или до сварочной температуры или до расплавления кромок заготовок.

При нагреве проводника ТВЧ происходит неравномерное распределение тока по сечению проводника. Под воздействием переменного тока вокруг проводника индуцируется переменное магнитное поле той же частоты. Под воздействием этого поля значительно возрастает индуктивное сопротивление внутренних слоев проводника и происходит вытеснение тока в наружные слои проводника. С увеличением частоты тока неравномерность распределения плотности тока по сечению проводника увеличивается (т.н. поверхностный эффект). В поверхностных слоях проводника концентрируется до 80…95% тепловой энергии. При прохождении ТВЧ по электрической цепи содержащей два близко расположенных проводника на их нагрев будет влиять взаимодействие магнитных полей, протекающих по каждому из проводников. В зависимости от направления тока в зазоре между проводниками можно наблюдать уменьшение или увеличение суммарной напряженности магнитного поля (эффект близости). При противоположных направлениях тока I, наибольшая его плотность будет в поверхностных слоях проводников близко расположенных к зазору. Если кромки свариваемых заготовок установить с небольшим зазором и включить их в общую электрическую цепь ТВЧ (незамкнутая петля), то сочетание поверхностного эффекта и эффекта близости будут способствовать интенсивному нагреву кромок. В качестве источника ТВЧ можно использовать машинные или электронные генераторы (внешние источники) или возбуждать их непосредственно в теле свариваемых заготовок 1 индуктором 2 (рис. 4.11).

Рис. 4.11 Схема высокочастотной сварки: 1 - заготовки; 2 – индуктор; Р – усилие проковки.

В месте контакта кромок заготовок температура может достигать 1200…1300оС. Вследствие большой интенсивности нагрева (800…1500) градусов в секунду скорость сварки может достигать десятки и сотни метров сварного шва в секунду. Вследствие малой толщины (0, 15…0, 2 мм) нагреваемых слоев заготовок, зона структурных превращений основного металла достаточно мала. Высокочастотной сваркой можно сваривать практически любые стали, медные и алюминиевые сплавы, высоко активные металлы и сплавы, соединения из разнородных металлов толщиной 0, 8…14 мм. Сварной шов имеет высокую механическую прочность и вязкость и отличается стабильность качества. Процесс сварки может осуществляться в любой атмосфере (в защитных газах в вакууме); легко автоматизируется с использованием следящих по электрическим и механическим параметрам систем.