高频焊概述
高频焊概述
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第八章 高频焊 教学目标： 1. 了解高频焊的原理、工艺特点、分类及应 用范围； 2. 熟悉爆炸焊的设备与工艺，了解爆炸焊的 基本操作与安全知识。
LEE MAN (SCETC)
高频焊
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第一节 高频焊概述
高频焊（High－Frequency Resistance Welding，HFRW）--高频焊是利用10～500kHz高频电流经焊件连接面产生电阻热，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。是一种固相电阻 焊方法（除高频熔焊外）。 高频焊发明于20世纪50年代初，并很快应用于工业生产。目前， 高频焊主要应用于机械化或自动化程度颇高的管材、型材生产线。 焊件材质可为钢、非铁金属，管径范围为6～1420mm，壁厚为 0.15～20mm。小径管多采用直焊缝；大径管多采用螺旋焊缝。
LEE MAN (SCETC)
高频焊
（二）高频焊应用范围
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1.可焊接的金属材料
高频焊可焊接低碳钢、低合金高强度钢、不锈钢、铝 合金、钛合金（需用惰性气体保护）、铜合金（黄铜 件要使用焊剂）、镍合金、铝合金等金属材料。
2.结构类型
高频焊除能制造各种材料的有缝管、异型管、散热片管、螺旋散 热片管、电缆套管等，还能生产各种断面的结构型材（T形、Ⅰ 形、H形等）、板（带）材等，如汽车轮圈、汽车车箱板、工具 钢与碳钢组成的锯条、刀具等。
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高频焊
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邻近效应
邻近效应---是指当高频电流在 两导体中彼此反向流动或在一 个往复导体中流动时，电流集 中流动于导体邻近侧的现象。
如图5-1所示。邻近效应随频率增 加而增强，随邻近导体与焊件的越 加靠近而越加强烈，从而使电流的 集中与加热程度更加显著。若在邻 近导体周围加一磁芯，则高频电流 将会更窄地集中于工件表层。 导线与金属板互为邻近导体
高频焊接原理
高频焊接原理
高频焊接是一种常用的金属材料连接方法，它利用高频电流在接头处产生热量，将金属材料瞬间加热到熔点，然后利用压力将两个金属材料连接在一起。
高频焊接原理是基于材料的导电性和电阻加热原理，通过高频电流在金属材料中产生的热量来实现焊接。
高频焊接原理的关键在于高频电流的产生和传导。
在高频焊接中，首先需要一台高频发生器来产生高频电流，然后通过导电体将高频电流传导到焊接接头处。
当高频电流通过导电体传导到接头处时，由于金属材料的电阻，电流会产生热量，将金属材料加热到熔点，然后通过压力将两个金属材料连接在一起。
在高频焊接过程中，高频电流的频率通常在数十千赫至数百千赫之间，这种高频电流能够在金属材料中产生快速且均匀的加热效果，从而实现高效的焊接。
而且，高频焊接可以实现对接头局部加热，不会对整个金属材料产生过多的热影响，从而减少了变形和热影响区的大小。
除了高频电流的产生和传导，高频焊接原理还涉及到焊接压力和时间的控制。
在高频焊接过程中，需要通过机械装置施加一定的
压力，以确保焊接接头能够充分接触并产生良好的焊接效果。
同时，还需要控制焊接时间，确保金属材料能够被充分加热并完成焊接过程。
总的来说，高频焊接原理是基于高频电流的产生和传导，利用
金属材料的导电性和电阻加热原理，通过施加压力和控制时间来实
现金属材料的连接。
高频焊接具有焊接速度快、热影响小、焊接质
量高等优点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
希望通过本文
的介绍，读者能够对高频焊接原理有一个更深入的理解，并在实际
应用中能够更加准确地掌握高频焊接技术。
高频焊接简介
高频焊接高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应，将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。
高频焊接技术的出现和成熟，直接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（ERW）生产的关键工序。
高频焊接质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等级和生产速度。
作为焊管生产制造者，必须深刻了解高频焊接的基本原理；了解高频焊接设备的结构和工作原理；了解高频焊接质量控制的要点。
1高频焊接的基本原理所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz~400KHz 的高频电流。
高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。
那么，这两个效应是怎么回事呢？集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。
集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小，集肤效应越显著。
这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比。
通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。
必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。
邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。
邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。
邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。
这两种效应是实现金属高频焊接的基础。
高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。
高频焊工艺操作规程
高频焊工艺操作规程1. 引言高频焊（High-frequency welding）是一种常用于金属管材制造和加工的焊接技术。
它以高频电流作为热源，通过加热金属接头使其熔化并实现焊接。
本文档旨在规范高频焊的工艺操作，提高焊接质量和效率。
2. 适用范围本规程适用于钢管、铝管、不锈钢管等金属管材的高频焊接操作。
3. 设备准备1.焊接机：选择适合工作需求的高频焊接机，并确保其运行正常。
2.管材准备：根据工作要求，准备好相应规格和长度的金属管材。
3.冷却系统：保证焊接过程中的散热，确保焊接头部不过热。
4. 焊接操作步骤步骤1：管材准备1.检查金属管材的尺寸、表面质量和平直度，确保其合格。
2.清洁管材表面的油污、灰尘等杂质。
步骤2：安装管材1.将金属管材放置在焊机上，并调整夹具以确保管材固定稳定。
2.定位管材，使待焊接的接头之间的距离达到焊接要求。
步骤3：电能调整1.根据金属管材的材料和厚度，调整焊接机的功率。
2.确保高频电流的输出能够满足焊接要求。
步骤4：焊接操作1.打开焊接机的电源，启动冷却系统。
2.按下焊接机上的启动按钮，开始高频焊接。
3.控制焊接速度，使焊接接头均匀加热，并等待金属熔化。
4.当金属熔化达到一定程度时，停止加热，将金属接头紧密压合。
5.继续加热并保持压力，直到金属接头完全熔化和焊接。
6.断电停止焊接，等待焊接头冷却。
步骤5：检测和质量控制1.使用合适的检测设备或方法，检测焊接接头的质量。
2.重复焊接操作步骤，直到焊接质量符合要求。
5. 安全注意事项1.使用个人防护装备，如安全帽、护目镜、耐热手套等。
2.在焊接操作时，保持操作区域清洁、整齐，防止绊倒和意外发生。
3.根据操作手册正确使用设备，避免设备故障和意外事故。
4.在使用设备前，检查电源线路、保险丝等电气部件是否正常，确保操作安全。
6. 维护和保养1.确保设备周围环境干净整洁，避免灰尘等杂质进入设备内部。
2.定期清洁焊接机表面，保持设备的正常运行。
高频焊的原理及应用
高频焊的原理及应用1. 高频焊的原理高频焊是一种利用高频电能产生的热量来进行焊接的方法。
在高频焊中，通过高频电源产生高频电流，使电流通过工件表面产生雷电放电，从而产生高温和高压，使工件表面材料熔化融合，实现焊接。
高频焊的原理可以归纳为以下几个方面：•高频电源的工作原理：高频电源通过变压器将市电的电压变换成高频电压，然后将高频电压输送到电焊头上。
电焊头中的电极产生高频电流，通过工件表面产生雷电放电。
•雷电放电的作用：雷电放电产生高温和高压，使工件表面材料熔化融合。
雷电放电的过程中，工件表面的材料会发生融化、挥发和气化等过程，同时也会产生高速高压的气流，将气流中的杂质带走，从而确保焊接的质量。
•电阻加热原理：高频焊中的雷电放电过程可以看作是电阻加热的一种形式。
所谓电阻加热，是指通过电流通过物体产生的电阻，产生热量来加热物体。
在高频焊中，电流在工件表面产生雷电放电，形成电阻加热。
2. 高频焊的应用高频焊具有以下一些特点，因此在一些特定领域有广泛的应用。
•快速焊接速度：高频焊具有焊接速度快的特点，可以大大提高生产效率。
在一些需要大量焊接的工业生产中，高频焊是一种重要的焊接方法。
•焊接质量高：高频焊可以在短时间内将工件表面材料熔化融合，因此可以实现焊缝的快速形成。
同时，由于雷电放电过程中产生了高速高压的气流，可以将焊接区域内的杂质吹散，确保焊接质量。
•应用范围广：高频焊可以应用于各种材料的焊接，包括金属、塑料和合成材料等。
因此在许多领域都有广泛的应用，例如汽车制造、建筑业和家用电器制造等。
•节能环保：高频焊凭借其快速高效的特点，可以大大减少焊接过程中的能源消耗。
与传统的焊接方法相比，高频焊具有更高的能源利用率，因此具有较好的节能环保效果。
除了以上特点之外，高频焊还具有灵活性高、焊接表面平整等特点，因此在一些对焊接质量要求较高的领域有广泛的应用。
3. 高频焊的注意事项在使用高频焊进行焊接时，需要注意以下几个方面：•安全使用：高频电流可以产生较大的电压和电流，因此使用高频焊时应严格遵守操作规程，确保安全。
高频焊
高频焊应用
专业化较强的焊接方法，广泛应用于管材制造，管径 6~1420mm、壁厚0.15~20mm 此外，还能生产各种断面的型材、双金属板和一些机 械产品，如汽车轮圈、汽车车箱板、工具钢与碳钢组 成的双金属锯条等
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接触高频焊制管
接触高频焊制管原理
带材由成形机组制成大径管后，在辊轮 挤压下，使接头两边会合成V形会合角 高频电流由会合角一侧触头经会合点传 导到另一触头，通过邻近效应，使会合 角两边特别是会合点附近表层加热到焊 接温度或熔化温度 挤压辊轮将管坯两边挤到一起，挤出氧 化物、杂质和熔化金属，还将管坯周长 挤去一定的挤压量，并在接头两面间产 生强烈的顶锻，使金属牢固地结合在一 起 切除氧化物、墩粗部分 定径并校直
高 频 焊
对焊的特点和应用
对焊：利用电阻热，然后在两工件 整个端面上加压形成接头方法
对焊是一种高效率、易实现过程自动 化的焊接方法
具体应用
在批生产中应用广泛 接长焊件或毛坯，焊接环形和闭合焊 件，制造锻焊、冲焊联合结构，以及 合理利用金属材料等，常用的如图
对焊按加压和通电方式分为
电阻对焊、闪光对焊及滚对焊 滚对焊包括低频对接缝焊和高频对接 缝焊两种，生产中主要应用高频对接 缝焊
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高频焊
高频焊是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 高频焊是一种固相电阻焊方法(除高频熔焊 外)，既与普通电阻焊相类似，又存在着许 多重要的差别 高频焊基础：集肤效应和邻近效应
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结构型材纵缝的高频焊接
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高频焊基础之一：集肤效应
集肤效应：当导体通以交流电流时，导体 断面上会出现电流分布不均匀，电流密度 由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 集肤效应通常用电流的穿透深度来度量
高频焊接原理
高频焊接原理
高频焊接是一种利用高频电磁感应加热技术进行焊接的方法。
它主要通过高频电流在工件表面产生感应电流，从而
产生热量。
具体原理如下：
1. 高频发生器产生高频电流：高频发生器将电源的低频电
流通过变压器和振荡电路的调节，产生高频电流。
2. 高频电流产生感应电流：高频电流通入焊接工件的金属
部分时，会产生感应电流。
这是根据法拉第电磁感应定律，即当导体中有变化的磁场时，就会产生感应电流。
3. 感应电流加热工件：感应电流在焊接工件中产生热量，
使金属局部加热到焊接温度。
由于高频电流通过工件时，
主要集中在工件表面，因此焊接过程主要发生在金属表面。
4. 熔化和焊接：当金属达到焊接温度后，通过压力使金属接触并熔化，形成焊缝。
焊接完成后，松开压力，焊接点冷却后即可完成焊接。
高频焊接具有快速、高效、无污染等优点，广泛应用于金属焊接、热处理以及其他工业领域。
高频焊接原理
高频焊接原理
高频焊接是一种熔合金属材料的快速加工方法，采用一种高频脉冲信
号作为加工能源。
它是在具有一定特性和温度的脉冲电场作用下，使
金属表面极快地加热，形成液态状态，并使用拉拔力和压力结合，使
它们形成固态结构的过程，从而达到焊接的目的，可大大提高工件焊
接质量和生产效率。
高频焊接原理是通过利用高频脉冲电场发生的热效应，使焊接材料的
表面加热，达到将分离的金属元件熔合在一起的效果，从而实现焊接
的目标。
此外，通过拉拔力和压力结合不良材料之间的传输，可以减
少焊接熔点的膨胀，从而更加节省传热时间，效率更高，焊接品质也
更优良。
由于高频焊接中的金属材料受到的热影响小，冷却时间也很快，这使
得高频焊接在金属材料熔接中利用起来非常方便。
例如汽车零部件，
飞机航天件，食品设备，电子设备等，它们都可以通过高频焊接贴合、拼接，以满足生产要求。
此外，由于高频焊接可以在很短的时间内完
成大量的接头，因此，它是一种更安全环保的焊接方式，效率更高，
产量更大，成品质量更高，能够更好地满足一些特殊的生产要求。
高频焊接是一种革命性的焊接技术，它的出现极大地提高了金属的加
工效率，而且也降低了对环境的污染。
它的结构简单，操作方便，可
以替代传统的焊接方式，大大提高了金属材料的加工效率，现在它正
在逐步推广应用，受到越来越多的人的热烈欢迎。
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高频焊概述
高频焊是在50年代初发明并应用于生产的。
它是用流经工件连接面的高频电流所产生的电阻热加热，并在施加（或不施加）顶锻力的情况下，使工件金属间实现相互连接的一类焊接方法。
它类似普通电阻焊,但存在着许多重要差别。
高频焊时，焊接电流仅在工件上平行于接头连接面流动，而不象普通电阻焊那样，垂直于接头界面流动，高频电流穿透工件的深度，取决于电流频率、工件的电阻率及磁导率。
频率增加时，电流穿透的深度减小，而且分布也更加集中。
通常高频焊采用的频率范围为300～450kHz，有时也使用低至10kHz频率。
但都远高于普通电阻焊所使用的50Hz频率。
由于高频焊接时电流集中分布于工件表面很浅很窄的区域内,所以就能使用比普通电阻焊小得多的电流（能量耗损也小得多）使焊接区达到焊接温度；从而可使用比较小的电极角头和角头压力，并能极大地提高焊接速度和焊接效率。
要成功地进行高频焊，还必须考虑其他一些因素，如金属种类和厚度等。
连接表面处过高的热传导，会削弱焊缝的质量。
所以焊接高热传导材料的速度，就要比焊接低热传导的高。
高频焊时，满意的焊缝通常就是在大气气氛中生产的；高频焊时，除焊接某些黄铜件外，一般都不使用焊剂;只在焊接象钛等与氧和氮反应非常快的一类金属时，才需用惰性气体保护。
焊接碳钢和许多其他合金时，在通常焊接过程中甚至还可以用水或可溶性油做为冷却剂喷浇焊接区。
高频焊特点及分类
高频焊与其他焊接方法相比具有一系列优点：
（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，因而焊束可高达150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。
高频焊在管材制造方面获得了广泛应用。
除能制造各种材料的有缝管、异型管、散热片管、螺旋散热片管、电缆套管等管材外，还能生产各种断面的型材或双金属板和一些机械产品，如汽车轮圈、汽车车箱板、工具钢与碳钢组成的锯条等。
可从下列不同角度将高频焊分类：
1）根据高频电能导入方式，可分为接触高频焊和感应高频焊；
2）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；
3）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。