Принцип зварювання високочастотної зварної сталевої труби: синергетичний ефект скін-ефекту та ефекту близькості
Принцип зварювання високочастотної зварної сталевої труби в основному базується на скін-ефекті та ефекті близькості високочастотного струму. Скін-ефект означає, що при проходженні високочастотного струму через металевий провідник внаслідок електромагнітної індукції щільність струму в основному зосереджена на поверхні провідника, тоді як щільність струму всередині провідника невелика. Цей ефект дозволяє високочастотній електричній енергії концентруватися на поверхні зварного шва, таким чином швидко нагріваючи зону зварного шва. Інтенсивність скін-ефекту прямо пропорційна частоті струму. Чим вища частота, тим більша концентрація струму на поверхні провідника. Тому при високочастотному зварюванні зазвичай використовується струм з частотою понад 300 кГц для досягнення ефективного нагріву зони зварювання.
Ефект близькості означає, що коли високочастотний струм протікає протилежно в двох сусідніх провідниках, завдяки взаємодії магнітних полів, струм буде концентруватися на краю потоку двох сусідніх провідників. Цей ефект може додатково контролювати шлях потоку високочастотного струму, роблячи його більш концентрованим у зоні зварювання, таким чином покращуючи ефективність і якість зварювання. У процесі високочастотного зварювання ефект близькості допомагає зменшити втрати енергії, забезпечити достатній підвід тепла в зоні зварювання та реалізувати швидке та рівномірне нагрівання.
У процесі високочастотного зварювання струм високої частоти вводиться в заготовку через індукційну котушку або контактний електрод, який виділяє тепло для локального розплавлення металу. Індукційна котушка - це пристрій, який перетворює струм високої частоти в енергію електромагнітної індукції. Він створює змінне магнітне поле навколо заготовки, викликаючи вихровий струм всередині заготовки, таким чином нагріваючи метал. Контактний електрод знаходиться в прямому контакті з деталлю, вводячи струм високої частоти в деталь і нагріваючи метал через тепловий ефект опору. Обидва методи мають свої переваги та недоліки. Індукційне зварювання підходить для більш товстих деталей, тоді як контактне зварювання підходить для більш тонких деталей.
Потім, застосовуючи тиск, розплавлений метал охолоджується для утворення міцного зварного з’єднання. У процесі зварювання тиск і час застосування мають важливий вплив на якість зварювання. Відповідний тиск може забезпечити течію розплавленого металу та його повне плавлення для утворення щільного зварного шва, тоді як надмірний тиск може призвести до деформації або дефектів зварного шва. Високочастотне зварювання має такі переваги, як швидкий нагрів, мала зона термічного впливу та висока якість зварювання. Механічні властивості та характеристики герметизації зварного шва чудові, що може відповідати вимогам різних проектів щодо продуктивності трубопроводу.
