高频焊

高频焊(high-frequency welding)是以固体电阻热为能源。焊接时利用高频电流在工件内产生的电阻热使工件焊接区表层加热到熔化或接近的塑性状态，随即施加（或不施加）顶锻力而实现金属的结合。因此它是一种固相电阻焊方法。高频焊根据高频电流在工件中产生热的方式可分为接触高频焊和感应高频焊。接触高频焊时，高频电流通过与工件机械接触而传入工件。感应高频焊时，高频电流通过工件外部感应圈的耦合作用而在工件内产生感应电流。高频焊是专业化较强的焊接方法，要根据产品配备专用设备。生产率高，焊接速度可达30m/min。主要用于制造管子时纵缝或螺旋缝的焊接。

高频焊(high-frequency welding)利用流经焊件连接面的高频电流所产生的电阻热作为热源，使焊件待焊区表层被加热到熔化或塑性状态，同时通过施加（或不加）顶锻力，使焊件达到金属间结合的一种焊接方法。

高频焊的基础在于它应用了高频电流的两大效应：集肤效应和邻近效应。

集肤效应——当导体通以交流电流时，导体断面上出现的电流分布不均匀，电流密度由导体中心向表面逐渐增加，大部分电流仅沿导体表层流动的一种物理现象。导体的电阻率越低、磁导率越大、电流的频率越高，其集肤效应越显著。

邻近效应——当高频电流在两导体中彼此反向流动或在一个往复导体中流动时，电流会集中于导体邻近侧流动的一种特殊的物理现象。

高频焊原理——借助高频电流的集肤效应可以使高频电能量集中于焊件的表层，而利用邻近效应，又可控制高频电流流动路线的位置和范围。当要求高频电流集中于焊件的某一部位时，只要将导体与焊件构成电流回路并使导体靠近焊件上的这一部位，使它们相互之间构成邻近导体，就能实现这个要求。高频焊就是根据焊件结构的具体形式和特殊要求，主要运用集肤效应和邻近效应，使焊件待焊处的表层金属得以快速加热而实现焊接。

高频焊通常使用的电流频率范围为300～450kHz，有时也使用低至10kHz的频率。

1、焊接速度高 ，由于电流能高度集中于焊接区，加热速度极快，而且在高速焊接时并不产生“跳焊”现象，因而焊接速度可高达150m/min甚至200m/min。

2、热影响区小，因焊速高，工件自冷作用强，故不仅热影响区小，而且还不易发生氧化，从而可获得具有良好组织与性能的焊缝。

3、焊前可不清除工件待焊处表面氧化膜及污物 ，对热轧母材表面的氧化膜、污物等，高频电流是能够导通的，因而省掉焊前清理工序也能焊接。

4、能焊的金属种类广，产品的形状规格多不但能焊碳钢、合金钢，而且还能焊通常难以焊接的不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金，以及镍、钛、锆等金属。用高频焊制作时，型材和管材的尺寸规格远比普通轧制或挤压法的为多，且可制造出异种材料的结构件。

       高频焊的缺点主要在于电源回路的高压部分对人身与设备的安全有威胁，因而对绝缘有较高的要求；另外，回路中振荡管等元件的工作寿命较短，而且维修费用也较高。

 根据高频电能导入方式：可分为接触高频焊和感应高频焊；

 根据焊接时接头金属加热、加压状态不同：可分为高频闪光焊、高频锻压焊和高频熔化焊；

 根据焊接所得焊缝的长度不同：可分为高频连续缝焊、高频短缝对接焊和高频熔点焊等。

高频电阻焊：用滚轮或接触子作为电极将高频电流导入工件，适用于管子的连续纵缝对焊和螺旋搭接缝焊、锅炉鳍片管和换热器螺旋翅片的焊接,可焊管子外径为1200毫米,壁厚为16毫米，工字钢的腹极厚度可焊9.5毫米,生产率很高。

高频感应焊：用感应线圈加热工件,可焊接外径为9毫米的小直径管和壁厚为 1毫米的薄壁管。常用于中小直径钢管和黄铜管的纵缝焊接，也可用于环缝焊接，但功率损耗比高频电阻焊大。影响高频焊接质量的主要参数是高频电源的频率、功率、工件成形角度、挤压力、电极（或感应圈）与挤压辊之间的距离和焊接速度。主要设备有高频电源、工件成形设备和挤压机械装置。高频焊质量稳定，生产率高，成本较低。适用于高效率自动生产线，是生产有缝管的先进方法。

高频感应焊：感应加热是利用导体在高频磁场作用下产生的感应电流(涡流损耗、以及导体内磁场的作用磁滞损耗引起导体自身发热而进行加热的。感应加热系统的构成感应加热系统田高频电源(高频发生器)、导线、变压器、感应器组成。其工作步骤：①由高频电源把普通电源( 220v/50hz)变成高压高频低电流输出，(其频率的高低根据加热对象而定，就其包材而言，一般频率应在480kHZ左右)②通过变压器把高压、高频低电流变成低压高频大电流。③感应器通过低压高频大电流后在感应器周围形成较强的高频磁场。一般电流越大.磁场强度越高。

高频感应加热设备在我省已得到广泛应用，设各频率范围在20}}-450 kHz,高频功率最大可达400 kW。我省的高频感应加热设备主要应用于金属热处理、’淬火、透热、熔炼、钎焊、直缝钢管焊接、电真空器件去气加热、半 导体材料炼制、塑料热合、烘烤和提纯等。现在我省使用的高频感应加热设备都是以大功率真空管(发射电子管)为核心构成单级自激振荡器，把高压直流电能量转换成高频交流电能量，它们的电子管板极转换效率一般在75环左右，设备的整机总效率一般在50绒以下，水和电能的消耗非常大。自70年代中期后，对高频设备也进行了

1、用节能型牡钨烟丝电子管代替老式纯钨灯丝系列电子管，如FV-911代替FV-433 } FV-431,FV-89F管等。

2、采用高压硅堆整流代替充汞闸流管整流。

3、采用大功率双向可控硅结合微机调压代替原闸流管调压

4、根据各自工艺条件重新更改振荡回路，选择合理的振荡频率。这样，经过一系列改造后，使我省的高频设备整机总电效率有一定的提高，在节能方面有一定的效果，但由于振荡电子管这个耗电最大的器件未能改掉，所以在节能方面，并不是特别显著。全晶体苍高频感应加热设备电子技术的发展，可谓日新月异。80年代初，日本首先改进半导体生产工艺，开发生产出场控电力电子器件—大功率静电感应晶体管(SIT ) ,并设计制成换流桥式的，把直流电能量转换成高频电能量的全晶体管化高频感应加热设备，随后美国、西德等发达国家也迅速研制，使之很快就商品化了。

高频焊台手柄Q201是一种经济型含银的轴承钎焊合金，可用于黄铜与青铜的钎焊，以及它们之间的异种焊接。并且也适用于铜合金与黑色金属的异种钎焊。用于青铜合金的钎焊可以得到极佳的强度以及流动性。钎料中的脱氧元素可以减少锌的氧化以及烟雾的产生。对于黄铜或者青铜与黑色金属的异种钎焊，可以得到成型良好、高强度的接头。

三重脱氧性能

极佳的流动性能

由于钎焊过程没有强光，所以熔池的状态可视性极好

颜色与黄铜相匹配

工作温度℃：……………………… 880

熔化温度（固态－液态）℃：…… 870～900

抗拉强度MPa: ……………………  520～540

电阻率μΩm：……………………  0.07

接头间隙mm：……………………… 0.2

密度kg/dm3：………………………  8.4

车辆机箱及管状部件，青铜车辆壳体，黄铜管道，轮齿形成，硬质合金切削刃的连接，支承轴制造，镀锌管及断面。

预处理：确保所要连接的区域无污损及氧化物等。如果修复裂纹，要使接头厚度大约是 5mm并且形状是60～90°的“V”形接头。预热：对于小型或者薄壁的部件，通常不需要预热；对于大型的或者是形状复杂的部件则预热温度为200℃。

使用氧气焰加热开始钎焊的部位直至暗红色。确保母材金属未被熔化是非常重要的，同时不能过热否则将破坏接头的性能。对于连接低流动性的部件，接头形式可能是对接、搭接、边缘熔敷或者“T”型接头（紧配合间隙），在接头区域使用Q201-F焊剂，然后加热直至助溶剂变成液态，再添加少量的钎料，持续加热直至钎焊合金填充至接头。使用硬毛刷子在热水中将残渣去除掉，然后进行冲洗直至残渣完全去除。^[1]

高频感应钎焊时，零件的钎焊部分被置于交变磁场中，这部分母材的加热是通过它在交变磁场中产生的感应电流的电阻热来实现的。频率越高，电流渗透深度越小，虽然使表层迅速加热，但加热的厚度却越薄，零件的内部只能靠表面层向内部的导热来加热，这就是所谓的集肤效应。由此可见，选用过高的交流电频率并不是有利的，一般500kHz左右的频率是比较适宜的。此外，集肤效应还与材料的电阻系数和磁导率有关，电阻系数越大，磁导率越小，集肤效应越弱，反之集肤效应越显著。感应圈是感应钎焊设备的重要器件。正确设计和选用感应圈的基本原则是：保证焊年加热迅速、均匀及效率高。通常感应圈均用纯铜管制成，工作时管内通水冷却，管壁厚度应小于电流渗透深度，一般为1~1.5mm。感应圈与焊件之间应保持间隙以免短路，但为了提高加热效率，应尽量减少感应圈匝间及与焊件的间隙。感应钎焊时往往需要一些辅助工具来夹持和定位焊件，在设计夹具时应注意的是，与感应圈邻近的夹具零件不应使用金属，以免被感应加热。感应钎焊时，可使用箔状、丝状、粉状和膏状钎料，安置的钎料不宜形成封闭环，可采用钎剂和气体介质去膜。感应钎焊广泛用于钎焊钢、铜和铜合金，不锈钢、高温合金等的具有对称形状的焊件，特别适用于管件套接，管和法兰、轴和轴套,车刀刀头 锯齿片地焊接；对于铝合金的硬钎焊，也可以采用感应钎焊，但是温度控制要求比较高。

日常操作中应当特别注意的操作规范：

1、必须有两人以上方可操作高频设备，并指定操作负责人。穿戴好绝缘鞋、绝缘手套和其它规定的防护用品。

2、操作者必须熟悉高频设备的操作规程，开机前应检查设备冷却系统是否正常，正常后方可送电，并严格按操作规程进行操作。

3、工作前应关好全部机门，机门应装电气联锁装置，保证机门未关前不能送电。高压合上后，不得随意到机后活动，严禁打开机门。

4、工件应去除毛刺、铁屑和油污，否则在加热时容易与感应器产生打弧现象。打弧现产生的电弧光既会损伤视力，也容易打坏感应器和损坏设备。

5、高频设备应保持清洁、干燥和无尘土，工作中发现异常现象，首先应切断高压电，再检查排除故障。必须有专人检修高频设备，打开机门后，首先用电棒对阳极、栅极、电容器等放电，然后再开始检修，严禁带电抢修。