影响高频焊质量的主要因素有电源频率、会合角、管坯坡口形状、电极触头和感应圈阻抗器的安放位置、输入功率、焊接速度及焊接压力(挤压力)等

1.电源频率

高频焊可在很广的频率范围内实现。提高频率有利于趋肤效应和邻近效应的发挥,有利于电能高度集中于连接面的表层,并快速加热到焊接温度,从而可显著提高焊接效率但为了获得优质焊缝,频率的选择主要取决于管坯材质及其壁厚。不同材质所要求的最佳频率是不同的,一般制造非铁金属管材的频率要比制造非合金钢管的频率高,其原因是非铁金属的热导率比钢材大,必须在比焊接钢材更大的焊接速度下进行,从而使能量更加集中,才能实现焊接。管壁厚度不同,所要求的最佳频率也不同。为了既能保证接缝两边加热宽度适中,又能保证厚度方向加热均匀,通常是薄壁管选择较高频率,厚壁选较低频率。焊制非合金钢管多采用350~450kHz的频率,而在焊制厚壁管时,可采用50kHz的频率。

2.会合角

会合角的大小对高频焊闪光过程的稳定性、焊缝质量和焊接效率均有很大影响,通常取2°~6比较适宜。会合角过小,闪光过程不稳定,易形成难以压合的深坑或针孔等缺陷;会合角过大时,邻近效应减弱,将使焊接效率下降,功率消耗增加。

3.管坯坡口形状

为使坡口面加热均匀,坡口容易制备,通常采用I形坡口;但当管坯厚度很大时,I形坡口将使坡口横截面的中心部分加热不足,其上、下边缘加热过度,此时应选用X形坡口,以使横截面加热均匀,焊后接头硬度也趋向一致。

4.电极触头、感应圈及阻抗器的安放位置

(1)电极触头位置为保持高效率焊接,电极触头的安放位置应尽可能靠近挤压辊轮,它与两挤压辊轮中心连线的距离范围为20~150mm,焊铝管时取下限,焊壁厚在10mm以上的低碳钢管时选上限典型的电极触头安装位置要求

(2)感应圈位置在高频感应焊中,感应圈应与管子同心放置,其前端距两挤压辊中

连线也应尽可能靠近,其值随管径及管壁厚度而变,可参照表5-2选取。同时,感应圈宽度与管坯直径D的关系为:a=(1.0~1.2)D;感应圈内径与管坯表面的间隙h=3~5mm。

表5-2感应圈位置(低碳钢)

(3)阻抗器位置阻抗器应与管坯同轴安放,其头部应与两挤压辊中心连线重合或离开中心连线10~20mm,以保持较高的焊接效率和避免损坏。阻抗器的截面积应为管坯内圆截面积的75%,且与管内壁之间的间隙为6~15mm,间隙小可提高效率,但不能过小。

5.输入功率

焊接所需功率取决于管材的材质和壁厚,铝管焊接所需功率比钢管大,厚壁管要比薄壁管所需焊接功率大。焊接给定的管子时,若输入功率过小,将使管坯坡口面加热不足,达不到焊接温度而产生未焊透缺陷;若输入功率过大,将使坡口面加热温度过高而引起过热或过烧,甚至使焊缝烧穿,造成熔化金属严重喷溅而形成针孔或夹杂缺陷。

6.焊接速度

焊接速度是主要焊接参数。提高焊接速度,管坯坡口面的挤压速度会随着提高,有利于将被加热到熔化状态的两边液态金属层和氧化物挤出去,从而易于得到优质的固相焊缝;同时,还能缩减坡口面加热时间,从而可使形成氧化物的时间变短和热影响区变窄。反之,不但热影响区增宽,而且坡口面形成的液态金属与氧化物层也会变厚,并会产生较大毛刺,使焊缝质量下降。在输入功率一定的情况下,不能无限制地提高焊接速度,否则将达不到理想的焊接温度而未能焊合。

7.焊接压力

焊接压力也是高频焊的主要参数之一,一般以100~300MPa为宜。在生产中,可用管124被挤压的量来表示焊接压力,它是通过改变挤压辊轮间距来调节控制的。通常挤压量随管壁厚不同而异。