论感应钎焊技术
《特种连接方法及工艺》
论文
——论感应钎焊技术
姓名：
学号：
班级：
体是将导电的工件放置在变化的电磁场中，感应加热电源给单匝或者多匝的感应线圈提供变化的电流，从而产生磁场场，当工件被放置到感应线圈之间，并进入磁场后，涡流进入工件内部，产生精确可控、局域的热能，由于热量是由工件本身产生的，因此加热迅速，工件表面的氧化比炉中钎焊少得多，而且可防止母材的晶粒长大和再结晶的发展，此外，还可以实现对工件的局部加热。
1感应钎焊的认识
1.1 感应钎焊原理
感应钎焊时，零件的钎焊部分被置于交变磁场中，这部分母材的加热是通过它在交变磁场中产生的感应电流的电阻热来实现的。导体内感应电流强度与交流电的频率成正比，随着所用的交流电的频率的提高，感应电流增大，焊件的加热速度变快。基于这一点感应加热大多数使用高频交流电。此外，集肤效应还与材料的电系数和磁导率有关，电阻系数越大，磁导率越小，集肤效应越弱，反之集肤效应越显著。感应圈是感应钎焊设备的重要器件。
I=
Z W
f
S
B12
10
·
·
·
·
44
.4
（A）
式中 B—最大磁感应强度（T）
S—零件受磁场作用的断面积（cm2）
f—交流电的频率（Hz）
W—线圈的匝数
Z—焊件的全部阻抗（Ω）
由此式可知，导体内的感应电流强度与交流电的频率成正比。随着所用的交流电频率的提高，感应电流增大，焊件的加热速度变快。基于这一点，感应加热大多使用高频率交流电。但注意到频率对交流电集肤效应的影响。通常取85%的电流强度所分布的导体表面层厚度称为电流渗透深度，用以表征集肤效应的强弱。它可由下式数值关系确定：
p
δ =5.03×104
uf
式中δ—导体中的电流渗透深度（mm）
P—导体的电阻系数（Ω·mm）
μ—导体的磁导率（H/m）
上式表明，电流渗透深度与电流的频率有关。频率越高，电流渗透深度越小。虽然使表面层迅速加热，但加热的厚度却越薄。零件的内部只能靠表面层向内部的导热来加热。由此课件，选用过高的交流频率并不是有利的。对于一般钎焊工作来说，500kHz左右的频率是比较合适的。
1.2 感应钎焊的优点
由于感应加热钎焊采取的是由内而外的加热方式与激光加热钎焊不同，它的效果不受钎焊位置或接头变化的影响。
感应加热钎焊可以提供比烙铁焊接更快速、更均匀的加热效果。烙铁头会磨损并且需要经常更换，而感应线圈因为采用非接触方式，所以几乎是无磨损的。用感应加热替代气体火焰进行钎焊有很多优点，能够在单位面积的材料上传导更多热量，其钎焊的温度通常在几秒钟就可以达到，从而促使加热周期更快，提高小时产量。
感应加热可以有选择地进行，允许使用者在较小的装配量或是不能对工件整体加热的情况下操作。在需要把热量约束在工件上的特定区域进行局部加热时，感应加热钎焊比其他钎焊方法具有更多优势。由于热量高度的局域性，焊点快速达到熔融所需温度而不必冒损坏工件的危险，因此，感应加热钎焊更节约，并且由于其高度可重复性，非常适合自动化、大规模生产工艺。
2 感应钎焊的设备、钎料和钎剂
2.1 钎焊设备
2.1—1感应钎焊线圈的设计
感应钎焊的设备主要由感应加热电源、感应器和控制系统组成。感应线圈（如下图所示）是传递感应电流的部件，感应线圈设计的好坏对加热影响极大。
正确设计和选用的原则是：感应线圈应有与焊接工件相适应的外形，尽量减少感应线圈本身和焊件之间的间隙，以便提高加热效率。为了使焊件加热平稳、均匀，防止焊件尖角处发生局部过热，应当合理选择感应线圈的匝数和感应电流的交变频率等参数。
（图1）
当然，还有许多尺寸、形状、轮廓、现券数量、线圈间距和其他参数没有标出。每一种基本设计具有适合于各部件几何尺寸的特色。实际上，感应线圈是为每一种特殊应用设计的。当必须钎焊大小不一截面的部件时，可以通过合并各种基本形式，来调节加热方式的。
2.1—2感应发生器的形式和规格
接头区域的温度明显的受到加热速度的影响，加热速度取决于感应发生器的规格和控制线圈中交流电的能力。低功率一般减少加热速度，提供了热传导的时间爱你，平衡了加热区域的温度。
常用的三种感应发生器形式是：电动机、固态和摆管发生器。固态装置单元的频率范围在10kHz以下，一般用于代替电动机单元。具有几百千瓦功率的固态单元输出频率可达到50kHz，能够产生100~200kHz的产品最近已被产出。2.1—3感应发生器尺寸
加热速度能够通过感应发生器输出功率来计算，达到所规划产品范围的加热器容量的计算是很重要的。一般都，给定应用所要求的最小规格感应发生器最
好通过试验确定。然后，初步的估算可以考虑以下因素：
⑴将要连接的部件所吸引的功率；
⑵工件上辐射的功率；
⑶所要求的生产速度，假设线圈设计和发生器与工作负载知啊今的偶和良好。工件每秒吸收的热量，可以通过以下公式进行计算，即
P=WTc/0.43t （kW）
式中 W —加热材料的质量，包括感应线圈加热的材料和参与热导的材料 kg T —上升的温度℉
c —材料的平均比热容 J/（kg·℉）
t —满足产品要求的加热时间 s
不合理的功率水平的选择，会导致感应钎焊难度增加。通常是加热速度过快，当感应钎焊异种材料时，非常快的加热速度扩大了电导率和热传导的影响。
2.1—4感应钎焊用夹具和工件的传输、耦合装置
感应钎焊时往往需要一些辅助工具来夹持和定位焊件，在设计夹具时应注意的是，与感应圈邻近的夹具零件不应使用金属，以免被感应加热。感应钎焊时，可使用箔状、丝状、粉状和膏状钎料，安置的钎料不宜形成封闭环，可采用钎剂和气体介质去膜。
感应线圈与工件的耦合对加热的影响也比较明显。原则上讲，感应线圈与工件的耦合，越紧越好，这时加热效率最高，加热均匀程度也比较好；当感应线圈与工件距离较大，即属于松耦合时，加热均匀程度进一步下降。当感应线圈与工件的距离较大时，改变感应线圈的形状与节距，则能改善加热形态，如增加感应线圈中间圈的直径或采用不等的节距。对于多匝内热式感应线圈，为改善加热形态，也可用直径变化的感应线圈。对于单匝外热式感应线圈，可采用改变感应线圈面积的法达到均匀的目地。
2.2 感应钎焊的钎料和钎剂
2.2—1感应钎焊用焊料
在市场上可以买到很多的钎料，均可用于各种材料的感应钎焊，并且可以提供在特殊场合下满足特殊要求的产品。设和于感应钎料的基本要求如下：
⑴能够湿润兵合金化将要连接的表面；
⑵熔点低于被连接部件的熔点；
⑶靠毛细作用，适当的流动性可以使钎料填满缝隙；
⑷接头具有合适的强度、导电性、抗腐蚀性，满足应用中的机械、电气、化学特点。
许多钎料可以采用感应钎焊连接，包括碳钢、低合金钢、不锈钢、铸铁，还有铜及铜合金、镍和耐热合金、钛、钼合金以及其他材料。许多钎料可以满足钎焊合金比金属熔点低以及连接表面合金化的要求。
2.2—2感应焊接用钎剂
欲清理对于加工理想的铅焊接头是必要的。将要钎焊的表面在加热之前进行化学清理，以清除热处理附着物、腐蚀产物和油脂。欲清理过的接头区域应尽可能快的用钎剂处理，防止在空气中加热氧化，避免在搬运和暴露中污染。
含有氟盐和碱，有时还含有钾的焊剂，尤其是使用银钎料时，一般可用在感应钎焊上，这些焊剂一般以膏状形式使用，用刷子或用自动处理设备喷洒在工件上。这些钎剂也促进了湿润性和钎料在熔点以上的流动性。
3 感应钎焊常用的工艺、方法和应用
感应加热可以有选择地进行，允许使用者在较小。在需要把热量约束在工件上的特定区域进行局部加热时，感应加热钎焊比其他钎焊方法具有更多优势。由于热量高度的局域性，焊点快速达到熔融所需温度而不必冒损坏工件的危险，因此，感应加热钎焊更节约，并且由于其高度可重复性，非常适合自动化、大规模生产工艺。
3.1高频感应焊接
高频感应加热钎焊利用高频交流电来实现钎焊。要获得良好的钎焊接头，须考虑钎料的熔化，分布及熔化的同时性，分布的均匀性，这些都涉及到热量的获取（产生）、钎料不同部位所得热量及相应温度场的分布等，这些都与感应器和工件的匹配有关。高频感应焊接可以节能，这是因为加热能量集中在焊点上。
最常见的应用途径是高速焊管，它充分利用了局部加热和易于控制这两个特点。
高频加热适合于焊接薄壁管件，采用同轴电缆和分合式感应器，特别适用于大型构件，如火箭上需要拆卸的管道接头的焊接。而且，至今高频感应钎焊仍是金刚石锯片焊接的主要方法，因为，该方法节能环保无污染，效率高，劳动强度低，因而实用前景非常广，已广泛应用于汽车、航天航空、电子和医药，以及白色家电行业等领域
3.2 中频感应焊接
中频感应焊接的特点:1、加热速度快，氧化脱碳少，由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量是由于工件自身产生。2、加热均匀，温度控制精度高保证加热芯表温差小，通过温度控制系统可对温度进行精确控制，保证产品重复精度。
中频感应钎焊设备可以代替氧乙炔加热、煤炭烘炉加热、箱式电炉加热等落后的加热手段，进行钎焊和淬火热处理。可以极大的提高产品质量，有效的节省60%以上电能，改善劳动条件。中频感应钎焊设备是将表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后，钎料熔化（工件未熔化），并借助毛细管作用被吸入和充满固态工件间隙之间，液态钎料与工件金属相互扩散溶解，冷疑后即形成钎焊接头。可用于电机转子端环、阀门、电气触头等零部件的焊接。
总之，感应钎焊适合于钎焊钢、铝、黄铜、铜合金、不锈钢、高温合金、铁和铸铁等具有对称形状的焊件，特别适用于管件的套接，管子和法兰，轴和轴套等类似接头形式的连接。
4 感应钎焊的安全事项
在过去的几十年中，感应钎焊在工业生产中的应用越来越多，安全事项只要体现在如下几个方面：
⑴电气设备
⑵含有腐蚀钎剂
⑶热的材料
⑷在控制气氛钎焊中潜在的爆炸危险
⑸在清洗和工艺中使用的化学品
主要预防措施有：
⑴为接通发生器提供安全的开关
⑵在感应线圈上涂层，用胶囊包着，机械覆盖
⑶隔离机头和其他附属电气设备
5 结束语
由此可见感应钎焊技术不仅可以应用于大机械的钎焊，还可以完成各种高精度复杂零件的焊接，这种焊接技术具有很高的效率，对被连接母材适用性广。由于它的这些优点解决了实验过程中的许多麻烦，但是也存在一些缺点。总之，钎焊技术正逐步走向成熟。
参考文献
⑴薛松柏顾文华编著. 钎焊技术问答. 机械工业出版社 ,2007.1
⑵赵越等编著. 钎焊技术及应用. 化
学工业出版社， 2005.6
⑶邹僖北航编著钎焊(第２版). 机械工业出版社 ,2006.9
⑷陈云祥编著. 焊接工艺. 机械工业出
版社， 2006.1
连续驱动摩擦焊基本原理 1．焊接过程 连续驱动摩擦焊接时，通常将待焊工件两端分别固定在旋转夹具和移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。此后，则可进行不同的控制，如时间控制或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）控制。当达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，通常施加较大的顶锻力并维持一段时间，然后，旋转夹具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，移动夹具松开，取出工件，至此，焊接过 程结束。 对于直径为16mm的45号钢，在2000r/min转速、8.6MPa摩擦压力、0.7s摩擦时间和161MPa的顶锻压力下，整个摩擦焊接过程如图10所示。从图中可知，摩擦焊接过程的一个周期可分成摩擦加热过程和顶锻焊接过程两部分。摩擦加热过程又可以分成四个阶段，即初始摩擦、不稳定摩擦、稳定摩擦和停车阶段。顶锻焊接过程也可以分为纯顶锻和顶锻维持两个阶段。 （1）初始摩擦阶段（t1）此阶段是从两个工件开始接触的a点起，到摩擦加热功率显着增大的b 点止。摩擦开始时，由于工件待焊接表面不平，以及存在氧化膜、铁锈、油脂、灰尘和吸附气体等，使得摩擦系数很大。随着摩擦压力的逐渐增大，摩擦加热功率也慢慢增加，最后摩擦焊接表 面温度将升到200～300℃左右。 在初始摩擦阶段，由于两个待焊工件表面互相作用着较大的摩擦压力和具有很高 的相对运动速度，使凸凹不平的表面迅速产生塑性变形和机械挖掘现象。塑性变形破坏了界面的金属晶粒，形成一个晶粒细小的变形层，变形层附近的母材也沿摩擦方向产生塑性变形。金属互相压入部分的挖掘，使摩擦界面出现同心圆痕迹，这样又增大了塑性变形。因摩擦表面不平，接触不连续，以及温度升高等原因，使摩擦表面产生振动，此时空气可能进入摩擦表面，使高温下的金属氧化。但由于t1时间很知，摩擦表面的塑性变形和机械挖掘又可以破坏氧化膜，因此，对接头的影响不大。当焊件断面为实心圆时，其中心的相对旋转速度为零，外缘速度最大，此时焊接表面金属处于弹性接触状态，温度沿径向分布不均匀，摩擦压力在焊接表面上呈双曲线分布，中心压力最大，外缘最小。在压力和速度的综合影响下，摩擦表面的加热往往从距圆心半径2/3 左右的地方首先开始。 （2）不稳定摩擦阶段（t2）不稳定摩擦阶段是摩擦加热过程的一个主要阶段，该阶段从摩擦加热功率显着增大的b点起，越过功率峰值c点，到功率稳定值的d点为止。由于摩擦压力较初始摩擦阶段增大，相对摩擦破坏了焊接金属表面，使纯净的金属直接接触。随着摩擦焊接表面的温度升高，金属的强度有所降低，而塑性和韧性却有很大的提高，增大了摩擦焊接表面的实际接触面积。这些因素都使材料的摩擦系数增大，摩擦加热功率迅速提高。当摩擦焊接表面的温度继续增高时，金属的塑性增高，而强度和韧性都显着下降，摩擦加热功率也迅速降低到稳定值d点。因此，摩擦焊接的加热功率和摩擦扭矩都在c点呈现出最大值。在45号钢的不稳定摩擦阶段，待焊表面的温度由200～300℃升高到1200～1300℃，而功率峰值出现在600～700℃左右。这时摩擦表面的机械挖掘现象减少，振动降低，表面逐渐平整，开始产生金属的粘结现象。高温塑性状态的
制冷行业传统的焊接工艺是采用银焊条手工火焰钎焊的方式。火焰钎焊温度高、加热快、但也容易出现加热不均匀、过烧等不良现象，对操作者的技能水平要求也较高。自从高频感应焊机应用以来，制冷行业的焊接技术获得了突飞猛进的发展。 高频感应钎焊的基本原理: 感应钎焊是将工件放置在高频交流电感应线圈产生的电磁场中导体里将产生涡电流，通过表面感应电流产生的电阻热来实现钎焊。感应钎焊操作简便，加热速度快。加热速率随感应线圈和工件间距离呈相反的变化，随距离的增加，加热速率急速下降；电阻率小的金属（如Cu 和Al）升温要比电阻率大的金属慢。钢及不锈钢感应钎焊不需要加热整个部件、经济性好、采用局部加热可避免工件其他部位软化。加热深度依赖于交流电频率，交流电频率增加，加热深度将会降低；电流频率应视接头和母材情况而定，高频感应加热设备的频率一般在 30-100KHZ。
高频感应钎焊的应用: 对于制冷行业的钎焊来说，应用高频钎焊工艺必须对感应加热设备、感应器、钎料、钎剂、夹具等方面的进行正确的选择，并需要通过大量的实验对不同电流，时间等参数进行变换实验，摸索出最适合该产品的一套参数，保证较好的焊接质量。 1 高频焊机的选择: 频率越高，加热深度越浅，频率越低，透热性越好。冰箱压缩机外排气管为1mm 厚紫铜管，内排气管为0.5mm厚邦迪管，母材厚度较薄，使用高频感应焊机可达到较好的焊接效果。加热速度可以通过感应器输出功率、加热时间、材料质量、比热等参数进行计算，选择功率范围适合的感应焊机。冰箱压缩机排气管焊接一般选用30KW 的高频焊机焊机。可以分两个阶段或多个阶段加热，每个阶段都可设定不同的电流和加热时间，保证焊接过程的稳定和一致性，从而保证焊接质量。 2 感应器的制作 为减小感应器自身发热，感应器一般用电阻率较低的紫铜管制作，盘绕成螺
! 毕业设计开题报告 高频感应钎焊CBN砂轮过程温度场有限元仿真研究 学院：机械工程学院 班级： 学生姓名： 指导教师： 职称： 2012 年12月 2 日
开题报告填写要求 1．开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期完成，经指导教师签署意见、专家组及学院教学院长审查后生效； 2．开题报告必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3．毕业设计开题报告应包括以下内容： （1）研究的目的； （2）主要研究内容； （3）课题的准备情况及进度计划； （4）参考文献。 4．开题报告的撰写应符合科技文献规范，且不少于2000字；参考文献应不少于15篇，包括中外文科技期刊、教科书、专著等。 5．开题报告正文字体采用宋体小四号，1.5倍行距。附页为A4纸型，左边距3cm，右边距2cm，上下边距为2.5cm，字体采用宋体小四号，1.5倍行距。 6．“课题性质”一栏： 理工类：A..理论研究B.工程设计C..软件开发D. 应用研究E.其它经管文教类：A.理论研究 B.应用研究 C.实证研究 D.艺术创作 E.其它 “课题来源”一栏： A.科研立项 B.社会生产实践 C.教师自拟 D.学生自选 “成果形式”一栏： A.论文 B.设计说明书 C.实物 D.软件 E.作品
毕业设计开题报告
附页 一、研究目的、意义 上世纪中期， CBN工业化生产的实现是磨料行业所取得的具有里程碑意义的突破性成果，这种超硬磨料在适应面上的互补性，使由它们所构成的可加工范围覆盖到了包括各种高硬、高脆、高强韧性材料在内的几全部被加工材料，磨削加工由此进入了一个有条件实现高效作业的新时代[1]。 国外在上世纪八十年代中后期开始研究用高温钎焊技术（高频感应钎焊是利用高频感应加热原理工作的，就是在高温或高压条件下，使用焊接材料将CBN 材料与砂轮母材链接成一个整体的操作方法。），研究结果表明高温钎焊可以实现非常高的界面结合强度，这样钎焊砂轮就可以极大扩展了其容屑空间[2]。 具有优化地貌的钎焊单层CBN工具具有磨粒出露高、容屑空间大、基体对CBN磨粒把持强度高以及高的锋利度、高的磨削效率和磨料利用率等特点。高频感应钎焊CBN工具是制造CBN工具的全新方法。高频感应钎焊CBN砂轮在经济和学术研究上都有极大价值，而研究高频感应钎焊CBN砂轮过程温度场进行有限元仿真对于高频感应钎焊CBN砂轮技术的温度场控制具有极高的辅助参考价值。 二、研究现状 国外在超硬磨料高温钎焊研究上起步较早[3、4] 。90年代初，瑞士A.K. Chattopadhyay等用火焰喷镀法把Ni-Cr钎料合金镀于工具钢基体上，并将金刚石排布在钎料层而上，然后在1080度,氩气保护下感应钎焊30秒来实现金刚石与钢基体结合。实验结果表明了Ni-Cr钎料合金对金刚石的良好浸润性.Wiand等美国专利上介绍的方法是：焊料(Ni-Cr)金属粉加有机粘结剂制成钎焊漆，把包衣金刚石粘在工具钢基体上，然后涂附钎焊漆，再加热到一个适中的温度并保温一定时间以排除挥发物质。在真空炉或干式氢气炉中加热到1100℃左右，保温1小时，钎焊的同时完成金刚石的表面金属化.德国的 A.Tmnkcr等在钎焊过程中分别采用了镍基活性钎料和镍基钎料来实现金刚石与 基休的结合。 目前，国内开展超硬磨料高温钎焊研究工作的主要有南京航空航天大学、西安交通大学、华侨大学等机构。首先通过研究切实掌握了这种超硬培料真空高温
钎焊工艺 目录 一、前言 (2) 二、钎焊原理 (2) 1、液态钎料的填缝原理. (2) 2、钎料与焊件金属的相互作用. (3) 三、铜管温度与钎料的关系. (4) 四、气体火焰钎焊操作技术. (4) 1、焊前清理. (5) 2、清洁度检验. (5) 3、接头安装. (5) 4、安装检验. (5) 5、充氮保护. (6) 6、冷却作业. (6) 7、调节火焰. (7) 8、焊炬及焊嘴选择. (9) 9、加热. (9) 10、加入钎料、钎剂. (10) 11、加热保持. (11) 12、焊后处理. (11) 13、焊后检验. (11) 五、常见钎焊缺陷及处理对策. (12) 六、补焊的技术要求. (13) 七、安全技术 (14)
钎焊工艺规程 、八、亠 一、前言 钎焊是三大焊接方法（熔焊、压焊、钎焊）的一种。钎焊是采用比焊件金属熔点低的金属钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料、低于焊件熔化温度，利用液态钎料润湿焊件金属，填充接头间隙并与母材金属相互扩散实现连接焊件的一种方法。 钎焊与熔焊相比，有下列优点： a）钎焊时焊件不熔化。在大多数情况下，钎焊温度比焊件金属熔点低得多，因此，钎焊 后工件组织和机械性能变化小，应力及变形小。 b ）可以钎焊任意组合的金属材料，可以钎焊金属与非金属。 c）可以一次完成多个零件的钎焊或套叠式、多层式结构焊件的钎焊。 d）可以钎焊极细极薄的零件，也可以钎焊厚薄及粗细差别很大的零件。 e）可以将某些材料的钎焊接头拆开，重复进行钎焊。 钎焊的不足之处是： a）钎焊接头的比强度较熔焊低，因此常用搭接接头型式来提高承载能力。 b）钎焊工件连接表面的清理工件和工件装配质量要求都很高。 钎焊，按所用的热源不同，可分为：火焰钎焊、感应钎焊、烙铁钎焊、电阻钎焊及炉中钎焊等。 空调制冷系统中钎焊采用火焰钎焊的方法，其通用性大、工艺过程较为简单，但火焰钎焊手工操作，加热温度和时间难以把握，因此要求操作人员具备熟练的操作技巧。 本手册主要介绍空调制冷系统生产、安装有关火焰钎焊方面内容。 二、钎焊原理 钎焊是利用液态钎料填满钎焊金属结合面的间隙面形成牢固接头的焊接方法，其工艺过程必须具备两个基本条件。 a）液态钎料能润湿钎焊金属并能致密的填满全部间隙； b）液态钎料与钎焊金属进行必要的物理、化学反应达到良好的金属间结合。 1、液态钎料的填缝原理 钎焊时，液态钎料是靠毛细作用在钎缝间流动的，这种液态钎料对母材金属的浸润和附着的能力称之为润湿性。 液态钎料对钎焊金属的润湿性越好，则毛细作用越强，因此填缝会更充分。影响钎料润湿性的因素有以下方面： 1）钎料和焊件金属成分影响 若钎料和钎焊金属在液态不互溶和固态不互溶，也不形成化合物，则它们之间的润湿性很差；若能液态互溶、固态互溶或形成化合物，则它们之间的润湿性很好。 2）钎焊温度的影响
高频感应加热焊接实验 一、实验目的 (一)了解高频感应加热焊接方法，并实际施焊。 (二)熟悉高频感应焊接头的焊缝及焊接热影响区组织变化规律，金相观察和分析。 二、实验内容 1．高频感应加热焊接工艺试验。 2．高频感应加热焊接规范参数调节和采集。 3．高频感应焊接接头金相组织观察。 三、实验装置及实验材料 1．国产感应加热焊接系统 2．焊接试样、辅助材料 3．粗、细金相砂纸、玻璃平板、机械抛光机、抛光粉 4．无水乙醇、4％硝酸酒精溶液、氢氧化钠水溶液、王水、吹风机、脱脂棉5．金相显微镜，计算机图像处理系统 四、实验原理 感应加热的原理：工件放到感应器内，高频大电流流向被绕制成环状或其它形状的加热线圈（通常是用紫铜管制作）。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束，将金属等被加热物体放置在线圈内，磁束就会贯通整个被加热物体，在被加热物体的内部与加热电流相反的方向，便会产生相对应的很大涡电流。由于被加热物体内存在着电阻，所以会产生很多的焦耳热，使物体自身的温度迅速上升。达到对所有金属材料加热的目的。感应器一般是输入中频或高频交流电(300-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000oC，而心部温度升高很小。感应加热的芯部温度是通过一定的时间渗透进去的，因此在选用感应加热设备时，必须考虑温度渗透时间，选用合适的感应加热频率。感应加热多数用于工业金属零件表面淬火、金属熔炼、棒料透热等多个领域，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，达到表面迅速加热，甚至透热融化的效果。
高频焊管焊接缺陷及其分析 焊接缺陷及其分析 高频直缝焊接钢管的焊接质量缺陷有裂缝、搭焊、漏水、划伤等等。下面仅对裂缝、搭焊这两个主要缺陷进行分析： 一、裂缝 裂缝是焊管的主要缺陷，其表现形式可以由通常的裂缝，局部的周期性裂缝，不规则出现的断续裂缝。也有的钢管焊后表面未见裂缝，但经压扁、矫直或水压试验后出现裂缝。裂缝严重时便漏水。产生裂缝的原因很多。消除裂缝是焊接调整操作中最困难的问题之一。 下面分别从原料方面、成型焊接孔型方面和工艺参数选择方面进行分析。 1. 原料方面 （1）钢种，即钢的化学成分对焊接性能有明显的影响，钢中所含的化学元素都或多或少、或好或坏地影响着焊接性能。高频焊由于焊接温度高，挤压力大等原因，比低频焊允许的化学范围要广些，可以焊接碳素钢、低合金钢等。碳素钢主要含有碳、硅、锰、磷、硫五种元素。低合金钢还可以含有锰、钛、钒、铝、镍等各种元素。 下面分述各种元素对焊接性能的影响。 1）碳碳含量增加，是焊接性能降低，硬度升高，容易脆裂。低碳钢容易焊接。 2）硅硅降低钢的焊接性，主要是容易生成低镕点的SiO2夹杂物；增加了熔渣和溶化金属的流动性，引起严重的喷溅现象，从而影响质量。 3）锰锰使钢的强度、硬度增加，焊接性能降低，容易造成脆裂。 4）磷磷对钢的焊接性不利。磷是造成蓝脆的主要原因。 5）铜含量小于0.75%时，不影响钢的焊接性。含量再高时，使钢的流动性增加，不利于焊接。 6) 镍镍对钢的焊接性没有显著的不利影响。7)铬铬使钢的焊接性能降低,高熔点氧化物很难从焊缝中排除。 8) 钛钛能细化晶粒，钛增加钢的焊接性能，钛能使钢的流动性变差，粘度大。 9）硫硫导致焊缝的热裂。在焊接过程中硫易于氧化，生成气体逸出，以致在焊缝中产生很多气孔和疏松。硫不利于焊接并且降低钢的机械性能，通常钢中硫被限制在规定的微量以下。 10)钒钒能显著改善普通低合金钢的焊接性能。钒能细化晶粒、防止热影响区的晶粒长大和粗化，并能固定钢中一部分碳，降低钢的淬透性。 11）铝铝对钢的焊接性能的影响使钢中铝含量的不同而不同，一般说来，脱氧后残留在钢中的铝，对焊接性能影响不大，如果作为合金元素加的量较大时，则和硅的作用相似，降低钢的焊接性能。 12）氧氧在钢中是作为有害元素来看待的，较高的含氧量在焊接时形成较多的FeO残留在焊缝处，从而降低了焊接性能。 13）氢氢是造成发裂的原因。 14）铌钢中加入0.005～0.05%的铌，能提高屈服强度和冲击韧性，改善焊接性能。15）镐锆能改善焊接金属的致密性。 16）铅铅对钢的焊接性能没有显著影响。 某个钢中里面所行各种元素对该钢中综合的焊接性能的影响，以碳当量来衡量。碳当量上限为0.65～0.70%。超过该上限，则焊缝易脆裂，硬度上升，焊接质量不好，飞锯切断和切断困难。
论感应钎焊技术
《特种连接方法及工艺》 论文 ——论感应钎焊技术 姓名： 学号： 班级：
体是将导电的工件放置在变化的电磁场中，感应加热电源给单匝或者多匝的感应线圈提供变化的电流，从而产生磁场场，当工件被放置到感应线圈之间，并进入磁场后，涡流进入工件内部，产生精确可控、局域的热能，由于热量是由工件本身产生的，因此加热迅速，工件表面的氧化比炉中钎焊少得多，而且可防止母材的晶粒长大和再结晶的发展，此外，还可以实现对工件的局部加热。 1感应钎焊的认识 1.1 感应钎焊原理 感应钎焊时，零件的钎焊部分被置于交变磁场中，这部分母材的加热是通过它在交变磁场中产生的感应电流的电阻热来实现的。导体内感应电流强度与交流电的频率成正比，随着所用的交流电的频率的提高，感应电流增大，焊件的加热速度变快。基于这一点感应加热大多数使用高频交流电。此外，集肤效应还与材料的电系数和磁导率有关，电阻系数越大，磁导率越小，集肤效应越弱，反之集肤效应越显著。感应圈是感应钎焊设备的重要器件。 I= Z W f S B12 10 · · · · 44 .4 （A） 式中 B—最大磁感应强度（T） S—零件受磁场作用的断面积（cm2） f—交流电的频率（Hz） W—线圈的匝数 Z—焊件的全部阻抗（Ω） 由此式可知，导体内的感应电流强度与交流电的频率成正比。随着所用的交流电频率的提高，感应电流增大，焊件的加热速度变快。基于这一点，感应加热大多使用高频率交流电。但注意到频率对交流电集肤效应的影响。通常取85%的电流强度所分布的导体表面层厚度称为电流渗透深度，用以表征集肤效应的强弱。它可由下式数值关系确定：
直缝高频焊接钢管的生产工艺流程 直缝烧焊钢管是经过高频烧焊机组将一定的规格的长条形钢带卷成圆管状并将直缝烧焊而成钢管。钢管的式样可以是圆形的，也可以是方形或异形的，它决定于于焊后的定径轧制。烧焊钢管的材料主要是：低碳钢及σs≤300N/mm2、σs≤500N/mm2的低硼钢或其它钢材。直缝钢管高频烧焊的出产工艺流程如下所述： 流程图 高频烧焊 高频烧焊是依据电磁感应原理和交流电荷在导体中的趋肤效应、邻近效应和涡电流热效应，使焊缝边缘的钢材部分加热到熔化状况，经虎符的挤压，使对接焊缝成功实现晶间结合，因此达到焊缝烧焊之目标。高频焊是一种感应焊（或压力电阻焊），它无须焊缝补充料，无烧焊飞溅，烧焊热影响区窄，烧焊成型好看，烧焊机械性能令人满意等长处，因为这个在钢管的出产中遭受广泛的应用。 钢管的高频烧焊正是利用交流电的趋肤效应和邻近效应，钢材（带钢）经滚压成型后，形成一个剖面断裂的圆形管坯，在管坯内接近感应线圈核心近旁旋转一个或一组阻抗器（磁棒），阻抗器与管坯张嘴处形成一个电磁感应回路，在趋肤效应和邻近效应的效用下，管坯张嘴处边缘萌生坚强雄厚而集中的热效应，使焊缝边缘迅疾加热到烧焊所需温度经压辊挤压后，熔化状况的金属成功实现晶间结合，冷却后形成一条坚固的对接焊缝。 高频焊管机组 直缝钢管的高频烧焊过程是在高频焊管机组中完成的。高频焊管机组一般由滚压成型、高频烧焊、挤压、冷却、定径、飞锯截断等器件组成，机组的前端配有储料活套，机组的后端配有钢管翻滚转动机架；电气局部主要有高频发生器、直流励磁发电机和仪表半自动扼制装置等组成。现以φ165mm高频焊管机组为例，其主要技术参变量如下所述： 直缝钢管 3.1 焊管成品 圆管外径：φ111~165mm 方管：50×50~125×125mm 长方形管：90×50~160×60~180×80mm 成品管壁厚：2~6mm 3.2 成型速度： 20~70米/分钟 3.3 高频感应器： 热功率： 600KW 输出频率： 200~250KHz 电源：三相380V 50Hz 冷却：水冷 激发鼓励电压： 750~1500V
高频钎焊作业规范 1．焊接设备和材料 1.1高频钎焊设备感应钎焊靠感应加热提供热源，通过感应或工作线圈，而不是对工件直接通电，将电能用感应方法传递到工件，并有选择地将待焊零件表面加热到钎焊温度的一种焊接方法。焊接过程使用的设备由高频感应加热设备、高频感应钎焊机械装置及水 冷系统和控制系统组成。 1.2硬质合金刀片常用的硬质合金有YT5、YT15、YT30、YG3X、YG11C、YN等。物理性质以其线膨胀系数对焊接性影响较大。线膨胀系数为（4.2～7）×10-6/℃，硬质合金导热系数为0.08～0.21卡/厘米·秒·度，这些都是引起焊接应力的重要原因。 1.3刀体硬质合金刀具的常用刀体使用45#、55#、40Cr等材料，其线膨胀系数范围为1 2.0～14.0×10-6/℃。 1.4钎料硬质合金钎焊选用的钎料具有较好的润湿性和较高的焊缝强度，同时钎料的高温塑性好、钎料形态多样。钎料在使用前需要用酒精等擦净。 1.5 钎料的选用钎料选用的原则：润湿母材并能形成良好钎料接头，满足工件要求，满足所用钎焊方法及钎焊性需要，成本低。 1.5.1尽量选择钎料的主要成分与母材成分相同的那种钎料，这样两者必定具有良好的润湿性； 1.5.2钎料的液相线要低于母材固相线至少40～50℃； 1.5.3钎料的熔化区，即该钎料组成的固相线与液相线之间的温度差要尽量小，否则将引起工艺困难。温度差过大还宜引起熔析。 1.5.4钎料的主要成分与母材的主要成分在元素周期表的位置尽量靠近，这样引起电化学腐蚀较小，接头抗腐蚀性较好。 1.6钎剂在钎焊时，如果没有钎剂配合，容易在钎缝结合处形成脆性化合物。所以在钎焊时必须配合钎剂来进行。硬质合金刀具的高频感应钎焊工艺采用的钎剂化学成分为脱水硼砂（50%）、硼酸（35%）和脱水氟化钾（15%）。 1.6.1钎剂应能很好的溶解或破坏钎焊件和钎料表面的氧化膜； 1.6.2钎剂的熔点和最低于活化温度应稍低于（约10～30℃）钎料的熔化温度； 1.6.3在钎焊温度下应粘度小，流动性好，能很好的润湿钎料金属和减小液态钎料的界面张力； 1.6.4钎剂及其清除氧化物后的生成物，密度小，有利于浮在表面成薄层盖住钎料和钎焊金属，有效的隔绝空气，同时也易于排除，不致在前锋中成为夹渣；
影响高频焊接的主要因素有以下八个方面： 第一，频率 高频焊接时的频率对焊接有极大的影响，因为高频频率影响到电流在钢板内部的分布性。选用频率的高低对于焊接的影响主要是焊缝热影响区的大小。从焊接效率来说，应尽可能采用较高的频率。100KHz的高频电流可穿透铁素体钢0.1mm, 400KHz则只能穿透0.04mm,即在钢板表面的电流密度分布,后者比前者要高近2.5倍。在生产实践中,焊接普碳钢材料时一般可选取350KHz~450KHz的频率；焊接合金钢材料，焊接10mm以上的厚钢板时，可采用50KHz~150KHz那样较低的频率，因为合金钢内所含的铬，锌，铜，铝等元素的集肤效应与钢有一定差别。国外高频设备生产厂家现在已经大多采用了固态高频的新技术，它在设定了一个频率范围后，会在焊接时根据材料厚度，机组速度等情况自动跟踪调节频率。 第二，会合角 会合角是钢管两边部进入挤压点时的夹角。由于邻近效应的作用，当高频电流通过钢板边缘时，钢板边缘会形成预热段和熔融段（也称为过梁），这过梁段被剧烈加热时，其内部的钢水被迅速汽化并爆破喷溅出来，形成闪光，会合角的大小对于熔融段有直接的影响。 会合角小时邻近效应显著，有利提高焊接速度，但会合角过小时，预热段和熔融段变长，而熔融段变长的结果，使得闪光过程不稳定，过梁爆坡后容易形成深坑和针孔，难以压合。会合角过大时，熔融段变短，闪光稳定，但是邻近效应减弱，焊接效率明显下降，功率消耗增加。同时在成型薄壁钢管时，会合角太大会使管的边缘拉长，产生波浪形折皱。现时生产中我们一般在2°--6°内调节会合角,生产薄板时速度较快，挤压成型时要用较小的会合角；生产厚板时车速较慢，挤压成型时要用较大的会合角。有厂家提出一个经验公式：会合角×机组速度≮100，可供参考。 第三，焊接方式 高频焊接有两种方式：接触焊和感应焊。 接触焊是以一对铜电极与被焊接的钢管两边部相接触，感应电流穿透性好，高频电流的两个效应因铜电极与钢板直接接触而得到最大利用，所以接触焊的焊接效率较高而功率消耗较低，在高速低精度管材生产中得到广泛应用，在生产特别厚的钢管时一般也都需要采用接触焊。但是接触焊时有两个缺点：一是铜电极与钢板接触，磨损很快；二是由于钢板表面平整度和边缘直线度的影响，接触焊的电流稳定性较差，焊缝内外毛刺较高，在焊接高精度和薄壁管时一般不采用。 感应焊是以一匝或多匝的感应圈套在被焊的钢管外，多匝的效果好于单匝，但是多匝感应圈制作安装较为困难。感应圈与钢管表面间距小时效率较高，但容易造成感应圈与管材之间的放电，一般要保持感应圈离钢管表面有5~8 mm的空隙为宜。采用感应焊时，由于感应圈不与钢板接触，所以不存在磨损，其感应电流较为稳定，保证了焊接时的稳定性，焊接时钢管的表面质量好，焊缝平整，在生产如API等高精度管子时，基本上都采用感应焊的形式。第四，输入功率 高频焊接时的输入功率控制很重要。功率太小时管坯坡口加热不足，达不到焊接温度，会造成虚焊，脱焊，夹焊等未焊合缺陷；功率过大时，则影响到焊接稳定性，管坯坡口面加热温度大大高于焊接所需的温度，造成严重喷溅，针孔，夹渣等缺陷，这种缺陷称为过烧性缺陷。高频焊接时的输入功率要根据管壁厚度和成型速度来调整确定，不同成型方式，不同的机组设备，不同的材料钢级，都需要我们从生产第一线去总结，编制适合自己机组设备的高频工艺。 第五，管坯坡口
3、高频焊接质量控制的要点 影响高频焊管质量的因素很多，而且这些因素在同一个系统内互相作用，一个因素变了，其它的因素也会随着它的改变而改变。所以，在高频调节时，光是注意到频率，电流或者挤压量等局部的调节是不够的，这种调整必须根据整个成型系统的具体条件，从与高频焊接有关联的所有方面来调整。 影响高频焊接的主要因素有以下八个方面： 第一频率 高频焊接时的频率对焊接有极大的影响，因为高频频率影响到电流在钢板内部的分布性。选用频率的高低对于焊接的影响主要是焊缝热影响区的大小。从焊接效率来说，应尽可能采用较高的频率。100KHz的高频电流可穿透铁素体钢0.1mm, 400KHz则只能穿透0.04mm,即在钢板表面的电流密度分布,后者比前者要高近2.5倍。在生产实践中,焊接普碳钢材料时一般可选取350KHz~450KHz的频率；焊接合金钢材料，焊接10mm以上的厚钢板时，可采用50KHz~150KHz那样较低的频率，因为合金钢内所含的铬，锌，铜，铝等元素的集肤效应与钢有一定差别。国外高频设备生产厂家现在已经大多采用了固态高频的新技术，它在设定了一个频率范围后，会在焊接时根据材料厚度，机组速度等情况自动跟踪调节频率。 第二会合角 会合角是钢管两边部进入挤压点时的夹角。由于邻近效应的作用，当高频电流通过钢板边缘时，钢板边缘会形成预热段和熔融段（也称为过梁），这过梁段被剧烈加热时，其内部的钢水被迅速汽化并爆破喷溅出来，形成闪光，会合角的大小对于熔融段有直接的影响。 会合角小时邻近效应显著，有利提高焊接速度，但会合角过小时，预热段和熔融段变长，而熔融段变长的结果，使得闪光过程不稳定，过梁爆坡后容易形成深坑和针孔，难以压合。会合角过大时，熔融段变短，闪光稳定，但是邻近效应减弱，焊接效率明显下降，功率消耗增加。同时在成型薄壁钢管时，会合角太大会使管的边缘拉长，产生波浪形折皱。现时生产中我们一般在2°--6°内调节会合角,生产薄板时速度较快，挤压成型时要用较小的会合角；生产厚板时车速较慢，挤压成型时要用较大的会合角。有厂家提出一个经验公式：会合角×机组速度≮100，可供参考。 第三焊接方式 高频焊接有两种方式：接触焊和感应焊。 接触焊是以一对铜电极与被焊接的钢管两边部相接触，感应电流穿透性好，高频电流的两个效应因铜电极与钢板直接接触而得到最大利用，所以接触焊的焊接效率较高而功率消耗较低，在高速低精度管材生产中得到广泛应用，在生产特别厚的钢管时一般也都需要采用接触焊。但是接触焊时有两个缺点：一是铜电极与钢板接触，磨损很快；二是由于钢板表面平整度和边缘直线度的影响，接触焊的电流稳定性较差，焊缝内外毛刺较高，在焊接高精度和薄壁管时一般不采用。 感应焊是以一匝或多匝的感应圈套在被焊的钢管外，多匝的效果好于单匝，但是多匝感应圈制作安装较为困难。感应圈与钢管表面间距小时效率较高，但容易造成感应圈与管材之间的放电，一般要保持感应圈离钢管表面有5~8 mm的空隙为宜。采用感应焊时，由于感应圈不与钢板接触，所以不存在磨损，其感应电流较为稳定，保证了焊接时的稳定性，焊接时钢管的表面质量好，焊缝平整，在生产如API等高精度管子时，基本上都采用感应焊的形式。第四输入功率 高频焊接时的输入功率控制很重要。功率太小时管坯坡口加热不足，达不到焊接温度，会造成虚焊，脱焊，夹焊等未焊合缺陷；功率过大时，则影响到焊接稳定性，管坯坡口面加热温度大大高于焊接所需的温度，造成严重喷溅，针孔，夹渣等缺陷，这种缺陷称为过烧性缺陷。高频焊接时的输入功率要根据管壁厚度和成型速度来调整确定，不同成型方式，不同
东莞市拓力自动化设备有限公司专注高频电源、钎焊机--打造 高频电源、钎焊机精品 众多种电源、钎焊机总有一款适合您
TLC-03、06A、06B、10A系列 ?产品特点 ?●采用最先进的MOSFET功率器件及逆 变技术，输出频率高达100kHZ-1.1MHZ; ?具有加热均匀，快速，变形小,节能等 特点； ?●设备加热功率、加热时间、保温功率、 保温时间分别独立可调； ?●适用于加热一些细小零件，透热深度 0.1mm-1.0mm的钢丝，或薄钢板的退火 及淬火；尤其在钎焊硬质合金焊齿行 ?业有广泛的应用 ? ?主要应用：（1）硬质合金锯齿焊接（2） 汽车配件，小零件的的淬火，回火（3） 气门淬火（4）磁悬浮熔炼 ?（5）金属眼镜及电子器件，金属饰品的 淬火，退火，焊接；（5）线材，薄片退 火，鞋刀及裁纸刀的淬火；
TLC-20AB、T30AB、40AB、60AB ?产品特点 ?●采用最先进的MOSFET功率器件及逆 变技术，输出频率高达100kHZ-1.1MHZ; ?具有加热均匀，快速，变形小,节能等 特点； ?●设备加热功率、加热时间、保温功率、 保温时间分别独立可调； ?●适用于加热一些细小零件，透热深度 0.1mm-1.0mm的钢丝，或薄钢板的退火 及淬火；尤其在钎焊硬质合金焊齿行 ?业有广泛的应用 ? ?主要应用：（1）硬质合金锯齿焊接（2） 汽车配件，小零件的的淬火，回火（3） 气门淬火（4）磁悬浮熔炼 ?（5）金属眼镜及电子器件，金属饰品的 淬火，退火，焊接；（5）线材，薄片退 火，鞋刀及裁纸刀的淬火；
TLG-05A、15A、15AB、25A、 ?产品应用及特点 ?●采用最先进的MOSFET、IGBT功率器 件及逆变技术，输出功率大， ?具有加热均匀，快速，变形小,节能等 特点； ?●具有恒定电流和恒定功率控制功能，金 属加热过程得到极大的优化，； ?●具有加热-保温-冷却三段时间功能设 定，加热、保温功率单独可调，适合批量 化生产； ?●具有过流、过压、欠水、缺相等多种故 障保护和显示功能； ?●满负载设计，可连续24小时不间断工 作。配接红外线测温，实现温度的自动控 制 ?●根据功率和频率选择电源，频率越高加 热浓度越浅，频率越低透热性越好。 ?●主要应用：在钎焊，金属热处理，金属 透热，淬火，退火，热锻等方面。
铜钎焊焊接原理及焊接技术 1．钎料牌号与焊剂 铜钎焊是指钎焊中所用的钎料为铜锌合金——黄铜，具体牌号及应用见表： 种类主要成分特点 黄铜钎料铜和锌此钎料焊接的接头，强度及延展性都好。磷铜钎料铜和磷电弧钎焊常用此钎料。 银钎料铜、银、锌其抗拉强度可达216-392Mpa，熔点为720-750℃,并随银的含量增高熔点降低。 常用的焊剂见表： 牌号成分（％）特点和用途 101 硼砂100 用于铜基钎料钎焊碳钢、铜、铸铁、硬质合金 102 硼砂25、硼酸75 用于铜基钎料钎焊碳钢、铜、铸铁、硬质合金 201 硼砂80、硼酸14.5、氟化钙4.5 用于铜基钎料钎焊合金钢和不锈钢 2．铜钎焊操作要点 铜钎焊属于硬钎焊，通常用氧炔焊炬加热母材，以黄铜焊条作为钎料，以铜焊粉或硼砂、硼酸、硅酸作焊药进行焊接。铜钎焊操作注意事项
如下。 (1)施焊前将焊件清理干净，如除锈、除油等。 (2)用气焊火焰加热铜钎条，蘸上硼砂。 (3)将焊件用气焊火焰加热至樱红色，随即将蘸有焊料的铜条烧熔滴入焊件。 (4)焊缝较长时，应一边加热，一边熔料，并随时蘸取焊剂，必要时把焊剂撒在焊接处，以消除焊接过程中焊缝内的氧化物。 3．铜钎焊实例 紫铜油管接头钎焊 (1)焊前准备 ①清理铜管及接头的油污，方法是先用气焊火焰轻烧一遍，然后用砂布打磨出金属光泽，最后用毛刷刷一遍，确信焊接处无杂物。把接头和油管结合后固定，焊接中不可有移动。 ②采用铜锌钎料，焊剂采用硼砂100。 ③选用小号焊炬，2号焊嘴，中性火焰。 (2)焊接操作过程 先对焊接处进行加热，当加热至红色时，用加热的钎料沾上焊剂，均匀的加到焊接处，当焊剂开始流动并填满问隙时，开始加入焊丝，从加入焊丝的熔化程度可以看出此时的焊接温度，如果焊丝不流动，说明温度不到，停止加焊丝，继续加温，直到焊丝加入时流动性非常好且渗入焊缝为最佳。如果加入焊丝时，焊缝冒起白烟，焊件出现熔化状态，说明温度过高，焊丝中锌被烧损，此时应停止加入焊丝，待焊
高频焊接技术简介 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金属管的焊接。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。电流的速度是很快的，它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热，熔融，并通过挤压实现对接。 2 高频焊接设备的结构和工作原理 了解了高频焊接原理，还得要有必要的技术手段来实现它。高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气—机械系统，高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成，它的作用是产生高频电流并控制它；成型机由挤压辊架组成，它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压，排除钢板表面的氧化层和杂质，使钢板完全熔合成一体。
硬质合金刀具有极高的硬度和耐磨性能，特别是在高温下仍能保持其高硬度，目前已广泛应用于制造各种木材的切削刀具。钎焊是将硬质合金牢固地连接到钢基体上的最成功的方法之一，但硬质合金木工刀具的焊接技术是引起焊接裂纹的重要因素。本文介绍了硬质合金刀具的高频焊接工艺中减少裂纹产生、提高焊接点性能的关键技术。 硬质合金刀具刀片与刀杆的钎焊常采用高频感应钎焊和火焰钎焊。其中高频焊接方法由于具有加热速度快、温度集中、零件变形小等特点，成为硬质合金刀具焊接过程中常用的一种方法。但是，由于硬质合金较脆、韧性不足和可加工性较差，硬质合金刀具的硬质合金具有极高的硬度和耐磨性能，特别是在高温下仍能保持其高硬度，目前已广泛应用于制造各种金属的切削刀具。钎焊是将硬质合金牢固地连接到钢基体上的最成功的方法之一，但硬质合金刀具的焊接技术是引起焊接裂纹的重要因素。本文介绍了硬质合金刀具的高频焊接工艺中减少裂纹产生、提高焊接点性能的关键技术。 硬质合金刀具刀片与刀杆的钎焊常采用高频感应钎焊和火焰钎焊。其中高频焊接方法由于具有加热速度快、温度集中、零件变形小等特点，成为硬质合金刀
具焊接过程中常用的一种方法。但是，由于硬质合金较脆、韧性不足和可加工性较差，硬质合金刀具的寿命及焊接裂纹问题一直是困扰大多数企业生产的一个重要问题。 1 焊接设备和材料 1.1 高频钎焊设备原理感应钎焊靠感应加热提供热源，通过感应或工作线圈，而不是对工件直接通电，将电能用感应方法传递到工件，并有选择地将待焊零件表面加热到钎焊温度的一种焊接方法。焊接过程使用的设备由高频感应加热设备、高频感应钎焊机械装置及水冷系统和控制系统组成。 1.2 硬质合金刀片常用的硬质合金有YT5、YT15、YT30、YG3X、YN等。物理性质以其线膨胀系数对焊接性影响较大。线膨胀系数为（4.2～7）×10-6/℃，硬质合金导热系数为0.08～0.21卡/厘米·秒·度，这些都是引起焊接应力的重要原因。 1.3 刀体硬质合金刀具的常用刀体使用45#、55#、40Cr等材料，其线膨胀系数范围为1 2.0～14.0×10-6/℃。 1.4 钎料硬质合金钎焊选用的钎料为HL105焊料。因为HL105钎料具有较好的润湿性和较高的焊缝强度，同时HL105钎料的高温塑性好、钎料形态多样，所以HL105（BCu58ZnMn）钎料是硬质合金工具钎焊的最佳钎焊材料之一。钎料在使用前需要用酒精等擦净。 1.5 钎剂在钎焊时，如果没有钎剂配合，容易在钎缝结合处形成脆性化合物。所以在钎焊时必须配合钎剂来进行。硬质合金刀具的高频感应钎焊工艺采用的钎剂化学成分为脱水硼砂（50%）、硼酸（35%）和脱水氟化钾（15%）。 2 焊接工艺关键技术
钎焊基础知识:钎剂|钎料 钎焊技术是采用比母材熔点低的材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点但低于母材熔化的温度（使母材仍保持为固态），利用液态钎料的润湿作用填充接头间隙，与母材相互扩散实现被焊工件连接的一种方法。与熔焊相比，钎焊的优点是加热温度低、工件变形小、接头平整美观、可连接不同的材料、生产效率高等；缺点是钎焊接头强度低、接头装配要求高，应保证严格的装配间隙。 1．钎焊方法的分类 钎焊接头的质量与所选用的钎焊方法、钎焊材料（钎剂、钎料等）和工艺参数等有关。按照不同的特征和标准，钎焊方法有以下几种分类方法。 ①按照所采用钎料的熔点可分为软钎焊和硬钎焊，钎料熔点低于450℃时称为软钎焊，高于450℃时称为硬钎焊。 ②按照钎焊温度的高低可分为高温钎焊、中温钎焊和低温钎焊，温度的划分是相对于母材熔点而言。例如，对钢件来说，加热温度高于800℃称为高温钎焊，550～800℃之间称为中温钎焊，加热温度低于550℃称为低温钎焊；但对于铝合金来说，加热温度高于450℃称为高温钎焊，300～450℃之间称为中温钎焊，加热温度低于300℃称为低温钎焊。 ③按照热源种类和加热方法的不同可以分为火焰钎焊、炉中钎焊、感应钎焊、电阻钎焊、浸渍钎焊、气相钎焊、烙铁钎焊及超声波钎焊等。 ④按照去除母材表面氧化膜的方式可以分为钎剂钎焊、无钎剂钎焊、自钎剂钎焊、气体保护钎焊及真空钎焊等。 ⑤按照接头形成的特点可分为毛细钎焊和非毛细钎焊。液态钎料依靠毛细作用填入钎缝的情况称为毛细钎焊；毛细作用在钎焊接头形成过程中不起主要作用的称为非毛细钎焊。接触反应钎焊和扩散钎焊是最典型的非毛细钎焊过程。 ⑥按照被连接的母材或钎料的不同可分为铝钎焊、不锈钢钎焊、钛合金钎焊、高温合金钎焊、陶瓷钎焊、复合材料钎焊，以及银钎焊、铜钎焊等。 常用的钎焊方法分类、原理及应用见表1。
高频焊接工艺 一、高频焊接工艺采用高频电源焊接铝管、铜管和不锈钢管 1、铝管的焊接 在我国采用高频电源焊接钢管，始于20世纪50年代，至今此项工艺已经普遍应用，但采用高频电源来焊接铝管，目前还在实验阶段，国外用高频焊接铝管始于1955年，到1966年在美国用高频焊接铝管的数量已达到铝管总量的50％左右。用高频焊接铝管，焊接速度快，焊缝热影响区域窄，焊缝质量好，生产效率高，因此在制造铝管的行业中，这将是一种有发展的工艺。2000年我公司为湖北省第二汽车制造厂某分厂制作了焊接铝管的专用高频设备，并获得了成功。在焊接Φ9×0.3mm铝管时，焊速达120m/min，做打压、压扁等试验，质量全部合格。 （1）铝管焊接工艺的技术难点 ①铝的熔点低，导热性高，热容量大，热膨胀系数大。 ②铝和氧有很大的亲和力，其氧化物会造成焊缝中夹杂物。 ③铝在液态时可吸收大量的氢气，因此铝的焊接易生成气孔。 ④铝及其合金加热温度到达熔点时，由固态转变为液态时过程进行得快，且无颜色变化，因此焊接×作上有一定困难。 （2）对高频电源的要求 针对铝管焊接工艺的技术难度，对高频电源有以下要求： ①使用较高的频率，使得焊缝热影响区窄和管内壁电流减小。 ②要求焊缝的功率密度大，焊速越快，焊缝质量越好。 ③电子管阳极直流电压要求稳定平滑，其脉动系数要求达到1％左右。 （3）焊接铝管高频电源采用的几项措施 ①采用较高的频率，对于100KW设备采用600～700KHz，60KW设备采用700～800KHz。 ②电子管阳极电源采用12相整流，并加装平滑滤波器，由于采用可控硅调压，应使其工作在较小的导通角状态，以减小整流后的脉动系数。
1.在高频焊管生产过程中,如何确保产品质量符合技术标准的要求和顾客的需要,则要对钢管生产过程中影响产品质量的因素进行分析。通过对本公司Φ76mm高频焊接钢管机组某月份不合格品的统计,认为在生产过程中影响钢管产品质量的要素有原材料、焊接工艺、轧辊调节、轧辊材质、设备故障、生产环境及其它原因等七个方面。其中原材料占32 .44% ,焊接工艺占24 .85 % ,轧辊调节占22 .72 % ,三者相加占80 .01 % ,是主要环节。而轧辊材质、设备故障、生产环境及其它原因等四个方面的要素,对钢管产品质量的影响占19.99% ,属相对次要环节。因此,在钢管生产过程中,应对原材料、焊接工艺和轧辊调节三个环节进行重点控制。 2 原材料对钢管焊接质量的影响影响原材料质量的因素主要有钢带力学性能不稳定、钢带的表面缺陷及几何尺寸偏差大等三个方面,因此,应从这三个方面进行重点控制。 1）钢带的力学性能对钢管质量的影响焊接钢管常用的钢种为碳素结构钢,主要的牌号有Q195、Q215、Q235 SPCC SS400 SPHC等多种。钢带屈服点和抗拉强度过高,将造成钢带的成型困难,特别是管壁较厚时,材料的回弹力大,钢管在焊接时存在较大的变形应力,焊缝容易产生裂缝。当钢带的抗拉强度超过635 MPa、伸长率低于10 %时,钢带在焊接过程中焊缝易产生崩裂。当抗拉强度低于30 0MPa 时,钢带在成型过程中由于材质偏软,表面容易起皱纹。可见,材料的力学性能对钢管的质量影响很大,应从材料强度方面对钢管质量进行有效地控制。）钢带表面缺陷对钢管质量的影响钢带表面缺陷常
见的有镰刀弯、波浪形、纵剪啃边等几种,镰刀弯和波浪形一般出现在冷轧钢带轧制过程中,是由压下量控制不当造成的。在钢管成型过程中,镰刀弯和波浪形会引起带钢的跑偏或翻转,容易使钢管焊缝产生搭焊,影响钢管的质量。钢带的啃边(即钢带边缘呈现锯齿状凹凸不平的现象) ,一般出现在纵剪带上,产生原因是纵剪机圆盘刀刃磨钝或不锋利造成的。由于钢带的啃边,时时出现局部缺肉,使钢带在焊接时易产生裂纹、裂缝而影响焊缝质量的稳定性。 3）钢带几何尺寸对钢管质量的影响当钢带的宽度小于允许偏差时,焊接钢管时的挤压力减小,使得钢管焊缝处焊接不牢固,出现裂缝或是开口管;当钢带的宽度大于允许偏差时,焊接钢管时的挤压力增加,在钢管焊缝处出现尖嘴、搭焊或毛刺等焊接缺陷。所以,钢带宽度的波动,不但影响了钢管外径的精度,而且严重影响了钢管的表面质量。对要求同一断面壁厚差不超过规定值的钢管,即要求壁厚均匀程度高的钢管,钢带厚度的波动,会将同一卷钢带厚度差超出的允许值转移到成品钢管的壁厚差,使大批钢管厚度超出允许偏差而判废。厚度的波动不仅影响成品钢管的厚度精度,同时,由于钢带的厚薄不一,使钢管在焊接时,挤压力和焊接温度不稳定,造成了钢管焊接时焊缝质量不稳定。此外,由于钢材内部存在着夹层、杂质、沙眼等材料缺陷,也是影响钢管质量的一个重要因素。因此,在钢带焊接前,要检查每卷钢带的表面质量和几何尺寸,对钢带质量不符合标准要求的,不要进行生产,以免造成不必要的损失。 3 高频焊接对钢管质量的影响在钢管高频焊接过程中,焊接工艺及工艺参数的控制、