高頻焊(high-frequency welding)
利用流經(jīng)焊件連接面的高頻電流所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源,使焊件待焊區(qū)表層被加熱到熔化或塑性狀態(tài),同時通過施加(或不加)頂鍛力,使焊件達(dá)到金屬間結(jié)合的一種焊接方法。
高頻焊的基礎(chǔ)在于它應(yīng)用了高頻電流的兩大效應(yīng):集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。
高頻焊原理——借助高頻電流的集膚效應(yīng)可以使高頻電能量集中于焊件的表層,而利用鄰近效應(yīng),又可控制高頻電流流動路線的位置和范圍。當(dāng)要求高頻電流集中于焊件的某一部位時,只要將導(dǎo)體與焊件構(gòu)成電流回路并使導(dǎo)體靠近焊件上的這一部位,使它們相互之間構(gòu)成鄰近導(dǎo)體,就能實現(xiàn)這個要求。高頻焊就是根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)的具體形式和特殊要求,主要運用集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng),使焊件待焊處的表層金屬得以快速加熱而實現(xiàn)焊接。
高頻焊通常使用的電流頻率范圍為300~450kHz,有時也使用低至10kHz的頻率。
一、集膚效應(yīng):
高頻電流僅沿導(dǎo)體表面層流動的性質(zhì),這是由于導(dǎo)體內(nèi)部磁場的作用而產(chǎn)生, 在導(dǎo)體內(nèi)和導(dǎo)體周圍形成的磁力線,是一些位于導(dǎo)體截面上的同心圓。假設(shè)導(dǎo)體是一些單獨的細(xì)線 組成,則作用到離中心較近的那些細(xì)線上的磁力線要比作用到外面的多,也就是里層的細(xì)線比外層 的細(xì)線具有更大的電感。里層所具有的感抗比外層的大,于是導(dǎo)體中的電流分布將是外面多而中心 少,從而產(chǎn)生集膚效應(yīng)。
二、鄰近效應(yīng):
兩個有高頻電流流過的導(dǎo)體,如果彼此相距很近,則高頻電流僅沿兩個導(dǎo)體 相鄰近的一面(當(dāng)導(dǎo)體里的電流方向相反時)或相距較遠(yuǎn)的一面(當(dāng)導(dǎo)體里的電流方向相同時)流 動的性質(zhì),導(dǎo)體之間相距愈近則鄰近效應(yīng)愈強。另外,臨近效應(yīng)強弱還受導(dǎo)體尺寸與電流滲透深度 (是指導(dǎo)體表面到電流密度減小到表面電流密度 1/2.71 處的距離)之比的影響。對于平板匯流條來 說,其厚度的一半與滲透深度之比愈大,鄰近效應(yīng)愈強。在此值很大的情況下,全部電流將集中到 一個面上(由電流方向決定)匯流條其余部分就沒有電流。假如,在離開通有高頻電流的導(dǎo)體若干 距離的地方,放一些金屬零件,那么由于導(dǎo)體四周所產(chǎn)生的交變磁場的作用,另件中就會感應(yīng)出渦 流來,二者的電流方向在任一瞬間都是相反的,并且都集中在導(dǎo)體和另件鄰近的面上。這種現(xiàn)象叫做鄰近效應(yīng)。
高頻焊管是電阻焊管的一種。高頻電流的頻率大多在 200—450 千赫。高頻焊管是利用接觸焊或感應(yīng)焊的方法,使管筒邊緣產(chǎn)生高頻電流,利用高頻電流特有的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng),使電 流高度集中在管筒邊緣的焊合面上,依靠金屬自身的電阻,將邊緣迅速加熱至焊接溫度,在擠壓輥 的擠壓下完成壓力焊接。