Индукционная сварка это кратко
Обновлено: 02.07.2024
США
Россия
Украина
Беларусь
Молдова
Индукционная сварка металлов включает в себя способ термической обработки металла, при котором заготовка нагревается путем электромагнитной индукции, в результате чего сдавливается. Для этого используют токи высокой частоты от десятков Гц до сотен кГц, они наиболее удобны для введения в металл. В практике всегда пользуются таким током от машинных или ламповых генераторов. Такая сварка длится всего несколько секунд по той причине, что процесс нагрева не связан ни с толщиной материала, ни с его теплопроводностью. Более экономичный расход происходит за счет того, что тепло выделяется на соединяемых поверхностях.
Частое применение такой сварки приходится в производстве стальных труб. Поскольку стальная труба имеет высокое индуктивное сопротивление, ток высокой частоты не растекается по периметру, трубы обжимаются и свариваются. Индукционная сварка металлов, а именно труб, выполняется при помещении деталей в индуктор.
Когда свариваемые части проходят индуктор, в месте соединения индуктируются вихревые токи, имеющие противоположное направление току в индукторе. На своем пути токи встречают щель соединения и направляются к ней. Концентрация тока приходится в основном на свариваемых участках поверхности, наступает быстрый нагрев металла до необходимой температуры сварки.
Индукционная сварка металлов включает в себя основную схему работы:
- края свариваемых кромок необходимо зачистить до блеска, хотя допускается окалина;
- чтобы повысить эффект нагрева, в трубную заготовку вводят ферритовый магнитный сердечник;
- подается ток, возможен до сотни кГц, для сильного нагрева металла.
США
Россия
Украина
Беларусь
Молдова
Толщина свариваемой трубы 0,5-15 мм, для высокоуглеродистой и низкоуглеродистой стали, применяется также для нержавеющих и кислостойких сплавов, медных труб, деталей из бронзы, латуни и сплавов алюминия. Необходимо учитывать, что с увеличением диаметра трубы, значительно снижается эффективность охватывающих индукторов. Эффект применения внутренних индукторов — это возможность уменьшить потери в теле трубной заготовки. Индукционный метод сварки замечательно находит замену в промышленном производстве дуговой сварке и контактной. Применяется она в машиностроении, строительных конструкциях, нефтедобыче, газовой промышленности.
Среди нескольких способов соединения металлов существует следующий вид – индукционная сварка, которая также называется высокочастотная. Она отличается интересным принципом работы, являясь удобным и актуальным типом сваривания металлов.
Что такое индукционная сварка
Индукционная сварка металлов представляет собой метод термической обработки металлических заготовок под давлением. Для нагревания свариваемых деталей применяется электромагнитная индукция. Индукционная катушка, размещенная в сварочном аппарате, возбуждается с помощью электротока высокой частоты. За счет катушки происходит генерация высокочастотного электромагнитного поля, воздействующего на ферромагнитный или токопроводящий материал.
Нагревание в заготовках из ферромагнитного материала получается, в основном, под воздействием гистерезиса. В заготовках из токопроводящего материала главный тип нагревания – резистивный, который вызывается вихревыми токами.
Немагнитные или электроизоляционные материалы, к примеру, пластик, могут подвергаться индукционной сварке с помощью размещения в них ферромагнитных или металлических смесей. Они называются приемники индукционных токов, поскольку их цель – забрать индукционную энергию у катушки. Приемники после нагрева и за счет теплопроводности переносят тепло материалу, который их окружает.
Индукционная сварка – это процесс работы, являющийся высокоавтоматизированным. Осуществляется он очень быстро. Это объясняется тем, что к участку сварки возможна передача огромного количества энергии, за счет чего происходит плавление соединяемых поверхностей за очень короткое время. В результате поверхности быстро прижимаются друг к другу, и получается непрерывный сварной шов.
Глубина проникновения индуцированных токов зависит от многих причин, в том числе, от температуры и химического состава металла.
Область применения
Чаще всего высокоточная сварка применяется в трубной промышленности. Она идеально подходит для производства труб из разных металлов: медных, алюминиевых, стальных. Также соединяются поверхности других полых профилей. Чтобы придать необходимую форму плоским металлическим полосам, применяются специальные ролики, служащие для направления заготовки, которая перемещается через индуктор.
Причем индукционные токи двигаются к текущей точке контакта, проходя через оба края будущего изделия.
Данная технология также используется при производстве ребристых труб, которые используются для изготовления теплообменников. В этом случае, применяется способ высокоскоростного последовательного приваривания к трубе из высокоуглеродистой стали цельной спиралевидной заготовки оребрения.
Плюсы и минусы
По сравнению с иными способами соединения металлов, индукционная сварка значительно производительнее – в 2 раза. К преимуществам относится:
- экономия электроэнергии, т. к. не требуется предварительный нагрев заготовки;
- пониженная длительность циклов нагрева (уменьшение потребления электроэнергии);
- высокая точность участка нагрева, поскольку уменьшается число зон нагрева;
- отсутствие соприкосновения индуктора с деталью, за счет чего снижаются затраты на техническое обслуживание аппарата;
- уменьшение трудоемкости по очистке готового изделия;
- сокращение длительности производственного цикла;
- комфортные условия при выполнении работ и понижение риска получения травм;
- высокое качество сварочных швов.
К недостаткам можно отнести трудность в поддержании равномерного зазора между заготовкой и индуктором, сложность сосредоточения нагрева на участке сварки. Также минусом является высокое потребление энергии.
Технология выполнения индукционной сварки
Так как изделия из прочных металлов обладают высоким уровнем индуктивного сопротивления, то высокочастотный ток не распространяется по периметру, в результате чего, трубы подвергаются сжиманию и свариваются. Соединение заготовок производится при размещении их в индуктор. В тот момент, когда свариваемые детали помещаются в индуктор, на участках соединения осуществляется индукция вихревых токов, которые имеют противоположное направление относительного тока, размещенного в индукторе.
Проходящим токам на пути попадается щель соединения, и они движутся по направлению к ней. Концентрация тока сосредоточена, главным образом, на свариваемых частях поверхности, и металл быстро нагревается до требуемой температуры, которая является оптимальной для сварки.
Оборудование и материалы
Любое оборудование для выполнения индукционной сварки, независимо от назначения, состоит из таких элементов:
- индуктор (токопровод);
- источник питания ТВЧ;
- сварочная головка с трансформатором высокой частоты и конденсаторной батареей;
- технологическая оснастка, чтобы фиксировать заготовки;
- устройство для создания давления.
Индукционная сварка применяется для обеспечения максимальной точности и чистоты свариваемых заготовок, необходимых для производственных, монтажных, ремонтных работ. Использование данного оборудования позволяет в кратчайшие сроки осуществить работы. Модели сварочных аппаратов производятся различными по мощности, конструктивным особенностям, частоте тока, цене, рабочему напряжению и другим критериям.
Индукционная сварка металлов представляет собой метод термической обработки металлических заготовок под давлением. Для нагревания свариваемых деталей применяется электромагнитная индукция. Индукционная катушка, размещенная в сварочном аппарате, возбуждается с помощью электротока высокой частоты. За счет катушки происходит генерация высокочастотного электромагнитного поля, воздействующего на ферромагнитный или токопроводящий материал.
Нагревание в заготовках из ферромагнитного материала получается, в основном, под воздействием гистерезиса. В заготовках из токопроводящего материала главный тип нагревания – резистивный, который вызывается вихревыми токами.
Немагнитные или электроизоляционные материалы, к примеру, пластик, могут подвергаться индукционной сварке с помощью размещения в них ферромагнитных или металлических смесей. Они называются приемники индукционных токов, поскольку их цель – забрать индукционную энергию у катушки. Приемники после нагрева и за счет теплопроводности переносят тепло материалу, который их окружает.
Индукционная сварка – это процесс работы, являющийся высокоавтоматизированным. Осуществляется он очень быстро. Это объясняется тем, что к участку сварки возможна передача огромного количества энергии, за счет чего происходит плавление соединяемых поверхностей за очень короткое время. В результате поверхности быстро прижимаются друг к другу, и получается непрерывный сварной шов.
Глубина проникновения индуцированных токов зависит от многих причин, в том числе, от температуры и химического состава металла.
Индукционная сварка – это технология сварки металлических деталей путём нагрева свариваемых поверхностей под действием индуцированного тока. Говоря иначе, это вид сварки, при котором для нагрева свариваемых заготовок используется электромагнитная индукция.
В индукционном сварочном аппарате имеется индукционная катушка, которая возбуждается электрическим током высокой частоты. Она генерирует высокочастотное электромагнитное поле, которое воздействует на заготовку либо из токопроводящего, либо из ферромагнитного материала. В заготовке из токопроводящего материала основным видом нагрева является резистивный нагрев, вызванный индуцированными (вихревыми) токами.
Немагнитные и электроизоляционные материалы, такие как пластмассы, могут быть подвергнуты индукционной сварке путём имплантации внутрь них металлических или ферромагнитных смесей, так называемых приемников индукционных токов, которые отбирают электромагнитную энергию у индукционной катушки, нагреваются и вследствие теплопроводности отдают своё тепло окружающему их материалу.
Индукционная сварка является высокоавтоматизированным процессом, который используется для выполнения длинных однопроходных сварных швов (как правило, для сварки продольного трубного шва). Процесс индукционной сварки может осуществляться очень быстро, так как к месту сварки можно передавать большое количество энергии, благодаря чему обеспечиваются очень быстрое плавление сопрягаемых при сварке поверхностей и возможность их прижима друг к другу для получения непрерывного сварного шва.
Глубина, на которую индуцированные токи, а, следовательно, и тепло, проникают внутрь материала, обратно пропорциональна квадратному корню из частоты токов. На глубину проникновения индуцированных токов также влияют температура и химический состав свариваемых металлов. Индукционная сварка имеет большое сходство с контактной сваркой, однако при контактной сварке электрический ток появляется в заготовке в результате контакта между ней и сварочными электродами, а не за счёт электромагнитной индукции.
Область применения
Чаще всего высокоточная сварка применяется в трубной промышленности. Она идеально подходит для производства труб из разных металлов: медных, алюминиевых, стальных. Также соединяются поверхности других полых профилей. Чтобы придать необходимую форму плоским металлическим полосам, применяются специальные ролики, служащие для направления заготовки, которая перемещается через индуктор.
Причем индукционные токи двигаются к текущей точке контакта, проходя через оба края будущего изделия.
Данная технология также используется при производстве ребристых труб, которые используются для изготовления теплообменников. В этом случае, применяется способ высокоскоростного последовательного приваривания к трубе из высокоуглеродистой стали цельной спиралевидной заготовки оребрения.
Недостатки технологии
Метод индукционного нагрева металлических заготовок имеет и некоторые недостатки, которые обязательно нужно учесть, прежде чем приступить к работе с оборудованием.
- Индукторы имеют достаточно сложную конструкцию. Для работы с ними, их ремонта и обслуживания нужно привлекать квалифицированных специалистов, прошедших соответствующую подготовку.
- Для полноценной эксплуатации устройств индукционного нагрева требуется мощный источник электрической энергии. Также необходимо иметь специальный бак и насос, чтобы обеспечить качественное охлаждение агрегата.
- Несмотря на довольно компактные размеры самого индуктора, вся установка в комплекте с генератором занимает много места и имеет большой вес. Поэтому такая техника непригодна для работы в полевых условиях. Ее целесообразно использовать для стационарной установки в помещениях. Для выездных работ лучше применять другие виды техники для нагрева металлических деталей.
Плюсы и минусы
По сравнению с иными способами соединения металлов, индукционная сварка значительно производительнее – в 2 раза. К преимуществам относится:
- экономия электроэнергии, т. к. не требуется предварительный нагрев заготовки;
- пониженная длительность циклов нагрева (уменьшение потребления электроэнергии);
- высокая точность участка нагрева, поскольку уменьшается число зон нагрева;
- отсутствие соприкосновения индуктора с деталью, за счет чего снижаются затраты на техническое обслуживание аппарата;
- уменьшение трудоемкости по очистке готового изделия;
- сокращение длительности производственного цикла;
- комфортные условия при выполнении работ и понижение риска получения травм;
- высокое качество сварочных швов.
К недостаткам можно отнести трудность в поддержании равномерного зазора между заготовкой и индуктором, сложность сосредоточения нагрева на участке сварки. Также минусом является высокое потребление энергии.
Преимущества индукционного нагрева
Технология индукционного нагрева обладает рядом преимуществ.
- Индукционное оборудование позволяет быстро разогревать и плавить любые металлические детали. Термическая обработка заготовок при этом может проводиться в десятки раз быстрее, чем при применении газовых горелок. Индукционный агрегат позволяет получить нужную температуру детали буквально за несколько секунд.
- Нагрев можно проводить в различной среде. К примеру, индукционный агрегат вместе с заготовкой могут помещаться в атмосферу защитного газа, окислительную или восстановительную среду, жидкость и даже вакуум. Стандартные устройства газового разогрева не могут использоваться в подобных условиях.
- Процесс индукционного нагрева происходит исключительно за счет тепловой энергии, которая выделяется при прохождении вихревых токов через заготовку. Поэтому поверхность детали не загрязняется продуктами горения факела (как при газопламенном нагреве) или веществом электрода (как при дуговой сварке).
- Агрегаты индукционного нагрева можно использовать в любых условиях, даже в плохо проветриваемых и закрытых помещениях. Это обусловлено тем, что в процессе работы такое оборудование не загрязняет окружающий воздух продуктами сгорания.
- Индукторы можно использовать для местного и избирательного нагрева заготовок, при котором нужно повысить температуру не всей детали, а отдельных ее частей.
Технология выполнения индукционной сварки
Так как изделия из прочных металлов обладают высоким уровнем индуктивного сопротивления, то высокочастотный ток не распространяется по периметру, в результате чего, трубы подвергаются сжиманию и свариваются. Соединение заготовок производится при размещении их в индуктор. В тот момент, когда свариваемые детали помещаются в индуктор, на участках соединения осуществляется индукция вихревых токов, которые имеют противоположное направление относительного тока, размещенного в индукторе.
Проходящим токам на пути попадается щель соединения, и они движутся по направлению к ней. Концентрация тока сосредоточена, главным образом, на свариваемых частях поверхности, и металл быстро нагревается до требуемой температуры, которая является оптимальной для сварки.
Принцип работы индукторов
Устройства для индукционного нагрева металлов работают по простому принципу, базирующемуся на явлении электромагнитной индукции. Когда через катушку проходит переменный ток высокой частоты, вокруг и внутри нее образуется мощное магнитное поле. Оно вызывает появление вихревых токов внутри обрабатываемой металлической заготовки.
Поскольку деталь, как правило, имеет крайне малое электрическое сопротивление, она быстро нагревается под воздействием вихревых токов. В итоге ее температура увеличивается до такой степени, что металл становится более мягким и начинает плавиться. Именно в этот момент выполняется сваривание концов обрабатываемых заготовок.
Оборудование и материалы
Любое оборудование для выполнения индукционной сварки, независимо от назначения, состоит из таких элементов:
- индуктор (токопровод);
- источник питания ТВЧ;
- сварочная головка с трансформатором высокой частоты и конденсаторной батареей;
- технологическая оснастка, чтобы фиксировать заготовки;
- устройство для создания давления.
Индукционная сварка применяется для обеспечения максимальной точности и чистоты свариваемых заготовок, необходимых для производственных, монтажных, ремонтных работ. Использование данного оборудования позволяет в кратчайшие сроки осуществить работы. Модели сварочных аппаратов производятся различными по мощности, конструктивным особенностям, частоте тока, цене, рабочему напряжению и другим критериям.
Основные разновидности индукторов
В современной промышленности получили широкое распространение три типа агрегатов для индукционного нагрева металлических деталей:
Виды сварки
Индукционная сварка металлов представляет собой процесс термообработки металлических изделий под давлением.
Индукционная катушка в агрегате для сварки возбуждается электротоком высокой частоты. Катушка создаёт высокочастотное электромагнитное поле, воздействующее на ферромагнитный или проводящий элемент.
Индукционная сварка — это высокоавтоматизированный рабочий процесс. Данная работа выполняется в короткие сроки, потому что к сварному шву может быть передана большая энергия, а это значит, что соединяемые поверхности плавятся быстро. Это помогает поддерживать стабильное соединение.
Высокоточная сварка нашла своё довольно широкое применение в трубной промышленности. Этот метод прекрасно подходит для изготовления труб из разнообразных металлов и сплавов. Помимо того, соединяются поверхности других полых профилей. Для придания плоской полосе металла нужной формы используют специальные ролики для подачи заготовки через индуктор. Также индукционные токи протекают через оба конца изготовленного изделия до места контакта с током.
Аппараты ВЧС очень выгодны в эксплуатации, окупаются очень быстро. Перечислим их главные положительные особенности:
Читайте также: