感应加热焊接

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❖ 感应加热焊接的特点
❖ (1)加热速度快、生产效率高。
❖ 高频感应加热单位功率高达500—1 000/ kW²，所以加热速度极快， 大面积焊接所需时间只要几秒，可大大缩短焊接时间，提高生产率， 降低生产成本。
❖ (2)热影响区小、对基体损伤小。
❖ 高频感应加热的集肤效应使得待焊工件的加热深度很浅，甚至可以 达到零点几毫米，仅仅依靠工件传热向芯部导热，工件任一点在进 入感应器内时，被急剧加热到融化温度，离开感应器就进入急剧冷 却状态，几乎没有保温时间，加热时间极短，所以热影响区很小， 基本不会损伤基体。另外，氧化皮生成极少，即使在空气中加热， 坯料表面的氧化、脱碳也非常少。
❖ 感应器加热头可以根据不同工件的加热需要设计成相应的形状，而极 短的加热时间能够实现局部加热，加热区温度迅速建立，温度过渡区 较窄，这样感应器能够沿着复杂界面移动从而实现复杂界面的焊接。
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❖ 到20世纪80年代，IGBT开关器件的发明使感应电源的频 率可高达100kHz，功率达MW级。
❖ 感应加热焊接也是行业内常说的感应加热装置，它是将 50HZ 三相工频电能转换成单相 4KHZ 中频电能的一种转 换装置。由金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流 动产生热量。可与淬火变压器或其它感应器配套使用对 上 述金属的工件进行加热、焊接、烧结和各种热处理。 也可与中频无芯感应熔炼炉配套 使用可以用来熔炼普通 炭素钢、合金钢、铸铁及有色金属等。
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❖ 在感应加热装置中，感应线圈和工件通常是同心安置，由于导体 和工件上的电流方向在任一瞬间都是相反的，所以电流都集中在 感应线圈的内表面和工件的外表面上，工件外表面最先受热升温
❖ 感应加热的频率
❖ 用于感应加热的电源频率范围很大， 可从50 赫兹到几兆赫兹， 选择频率的重要依据是加热频率和温度分布，其次是考虑各种加 工工艺（如淬火，焊接）对电流频率的一些特殊要求。熔炼透热 加工工艺要求加热温度均匀；而淬火要求满足淬应层深度，在此 基础上，要求淬应层深度内加热温度均匀。对于熔炼还要考虑功 率和搅拌力。再者频率高的电源较频率低的电源价格高，功率大 的电源价格高，为此选择电源频率及功率成为一项技术经济指标。
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❖ 涡流的理论透入深度δ为：
❖ 式中：ρ材料电阻率，μ 为导磁率， ƒ为电流频率。
❖ 邻近效应：两邻近的导体，例如两汇流排或感应线圈与被感应应 加热的零件，在有电流通过的情况下，由于电流磁场的相互作用， 在导体上的电流将重新分布，这种现象被称之为邻近效应。
❖ 圆环效应：圆环形导体通入高频电流（或中频）交流时所产生的 磁场在环内集中，环外分散，环内的磁通不仅穿过环外空间，同 时也穿过环形导体本身，这样就使环形导体外侧交链的磁通多于 内侧，于是环形导体外侧产生较大的感应电动势，迫使电流在环 形导体内侧的电流透入深度中流过，这种现象称为高频电的环形 效应。
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❖ 感应加热原理 ❖ 将工件放入感应器（线圈通常使用紫铜管制作而成）内，当
感应器通入一定频率的交变电流，周围即产生交变磁场。交 变磁场的电磁感应产生即性瞬间变化的强磁束，将金属等被 加热物体放置在感应圈内，磁束就会贯穿整个被加热物质， 在被加热物质内部与加热的电流相反的方向产生很大的涡电 流，由于被加热物质内的电阻产生焦耳热，使物质本身的温 度迅速上升，这就是感应加热的原理。
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❖ 感应圈是感应加热设备的重要元件，交流电源的能量是 通过它传递给焊件而实现加热的，通常用紫铜管制作， 工作时管内通水冷却。感应圈可以根据不同的需要设计 成合理的结构，对于保证焊接质量和提高生产效率有重 大的影响，常见的结构形式有单式、多螺管式、扁平式、 外热式、内热式等。
❖ 感应加热电源早在20世纪50年代就已经出现，当时主要 有：工频感应炉、中频发电机组、电子管振荡器式高频 电源。20世纪50年代末硅晶闸管的出现引发了感应加热 电源技术的一场革命，感应加热电源及其应用得到了飞 速的发展。
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❖ 高频感应加热是利用高频感应设备产生的高频磁场在磁导 材料表面的法拉第电磁效应和焦耳效应在材料表面产生涡 流，利用涡流产生的热能加热材料。在线圈的交变磁场中 导体内所产生的感应电流(单位：A)为
❖ 式中B为磁感应强度(单位：T)；S为工件受磁场作用的横截 面积(单位：cm2)；ƒ为交流电频率(单位：Hz)；N为感应线 圈的匝数；Z为工件的阻抗(单位：Q)。
❖ 感应加热特点
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❖ 表面效应（集肤效应）：由于焦耳效应，涡流在金属材料 中产生的热与金属的电阻、感应电流的关系式为Q=I²RT 由 此可知，产生的热量Q与频率门的平方成正比，所以高频感 应的频率越高，加热的速度越快。当直流电通过导体时， 电流在导体截面上的分布是均匀的，但是当交流电通过圆 柱导体时，电流分布是中心密度小，越接近表面密度越大， 当电流频率相当高时，导体的中心可以没有电流，而全部 集中在导体的表面，这种现象称为高频电流的表面效应。 涡流是由进入工件的交变磁场引起的，而磁场从工件的表 面到心部也是按指数曲线衰减的，因此，涡流的最大值集 中在工件的表面，这也是表面效应。
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❖ (3)避免或减少界面脆性化合物的形成，焊接接头力学性能优异。
❖ 由于感应加热速度快、能量集中、冷却时间短，获得的奥氏体晶粒细， 所以感应加热的工件具有非常好的金相组织。用于异种金属焊接则因 加热时间极短可以减少界面脆性化合物的形成，能够有效地提高焊接 接头的力学性能。
❖ (4)实现复杂界面的焊接。
感应加热பைடு நூலகம்接
目 录
Contents
第一章：请第在一此章处：输入您的标 感应加热题焊接简介
第二章：请第在二此章处：输入您的标 感应加热题焊接技术
第三章：请第在三此章处：输入您的标 感应加热题焊接案例
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感应加热焊接简述
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感应加热焊接简介
感应加热已经广泛应用于金 属的热处理、熔炼、焊接等 方面。感应加热焊接是利用 交变磁场一电场感应场中工 件上的涡流效应加热工件， 使工件熔化，从而实现焊接 的一种方法。焊接设备由交 流电源和感应加热圈组成。 交流电源按其频率不同分为 高频和中频，高频电源由于 频率高，加热迅速，应用广 泛。