高频焊接铜管的原理

高频感应焊接内螺纹铜管及其生产设备　（　２ｐ。６　，）　

佟部静　（洛阳有色垒属加工设计研究院．河南洛阳４７１０３９）　【摘要】本文舟绍了高频焊接铜管的优点、用途、生产现状以及典型焊管机列的设备组成与主要技术，ｒＡ－９　２　ｑ　参数。鉴于焊接钢管相对于无缝铜管存在同心度高和生产成本较低等突出优点，因而值得在国内进行开发　ｌ　Ｉ　研究或引进。—Ｔ　４捆　？　［关麓词】高频感应焊；内｜幂纹铜管；空词；致冷；热交换器；焊管设备　０　１‘　［中田分类亏丁　ｊ　ｊ　；　五蟊　ｒ～　【文献标识码】Ｂ　【五　磊荨ｎ００３—８８８４（２ＯＯ０）０４—０００１一ｉｆ２　

在德国、美国、１３本和前苏联等国，用高频感　应焊接法生产铜及铜合金水道管材的技术在６Ｏ、　７０年代就已十分成熟；而近年来，这些国家用此焊　接法生产空调致冷热交换器用铜管（光管或内螺　纹管）的技术也在１３臻完善。生产铜及铜合金管　材普遍采用的方法是先热挤压，后用皮尔格轧机　和拉伸机冷加工。这种生产工艺的生产流程长，　成本较高。用带材作坯料生产焊接管材，可以避　免上述缺点，并能取得较好的经济效益。　ｌ高频焊接铜管的用途及生产现状　用高频（ＨＦ）感应焊接法生产的铜及铜合金管　材，可用于电站冷凝器、供水加热器、空调和冰箱　的热交换器系统、生产线上的热交换器、海水淡化　装置、上下水道及其他一些工业设施。虽然目前　焊接管在铜管中所占的比例并不太，但作为一种　有前途的新技术，理应受到充分的关注。　美国奥林黄铜公司的Ｏ１ｉｎ　Ｆｉｎｅｗｅｌｄ　Ｔｕｂｅ焊　管分部自１９６８年以来，一直在铜及铜合金焊管生　产方面居世界领先地位，主要生产表面冷凝器、蒸　发器、热交换器和一般工程用的直径≤８０ｍｍ的铜　及铜合金焊管。１３本森机械制造公司在９年前就　已制造出焊接内螺纹铜管生产设备。主要生产的　焊管产品为：内螺纹铜管（空调用）、普通铜管（空　调、冰箱用）、黄铜管、不锈钢管、铝管等。　其　ＭＩｕ一如ＭＩＬＬ型新型焊管机，是森机械制造公司　为了满足不断发展的空调管的要求而研制成功　的。１３本ＫＵｓＡＫＡＢＥ电器及机械有限公司用高　频感应连续焊接的方法由带材生产内螺纹管／光　管，该生产线主要用于制造外径７．Ｏ～１８．０ｍｍ。壁　厚为０　３～０，４ｍｍ的空调致冷用热交换器管。　在世界范围内，铜管材产量约占铜加工材的　ｌＯ％左右。从产品结构来看，亚洲国家的空调管　（ＡＣＲ）在其铜管产品中占很大的比例，而且呈逐　有色设备—＿２０００．４　年上升的趋势。预计从１９９８年到２００６年，世界　铜管市场将会稳步增长，尤其是空调管（ＡＣＲ），增　长趋势较大。国内的ＡＣＲ铜管生产线虽然不少，　但其产品却仍不能满足要求。目前．国内年需空　调管约２００００ｔ，致冷管约１２０００ｔ，而国内生产厂家　所能提供的台格产品却只有５０００ｔ左右。国内使　用的ＡＣＲ管，一部分（紫铜盘管光管）是国产；一　部分（内螺纹管）靠国外进１３。预计到２０００年，国　内空调管的需求量将上升到２５０ｏＯ～３ｏ０００ｔ，致冷　管的需求量将上升到１６０００ｔ。这就要求国内的铜　管生产厂家适应市场需求努力提高产量，同时也　要不断改进ＡＣＲ管的产品质量，以逐步满足１３益　发展的市场需求。据资料报道，在今后一、二年　内，国内有近１Ｏ家紫铜盘管生产线和内螺纹管生　产线将投入运行，却投有一家是采用焊接法生产　铜管的。　出于多方面的原因，用焊接方法生产铜及铜　台金管材的技术在我国的有色金属加工行业中未　得到发展，虽然某厂已从俄罗斯引进一条铜焊管　生产线，但至今尚未投入正常生产。究其原因．可　能是由于在引进焊管设备时，没有引进或吃透焊　管的生产技术。从而在某种程度上限制了焊管的　生产和发展。　２高频焊接铜管的优点　用铜管生产焊接管材，除解决了管材的偏心　度问题外，还解决了无缝方法中存在的一些其它　问题。例如，过去在生产空调和致冷用的热交换　器内螺纹铜管时，是通过一个旋转芯轴使无缝铜　管生产内螺纹表面的。但这样不但使生产设备结　构变得十分复杂，而且使内螺纹限制于一种简单　的螺纹模式。此外，由于芯轴润滑而产生的润滑　油渍，在制造热交换器时会影响其焊接质量。而　

产品集锦Ｉ高频诱导塑料焊接原理，塑料金属复合技术实现导电塑料设计梦想等　Ｚ　ｉ９ｉ　肯　高频诱导塑料焊接原理　高频诱导焊接是利用　以电磁感应原理工作的晶　体式高频感应加热技术，　穿透塑料制品以非接触形　式瞬间对埋植于塑料制品　的感应物产生感应加热，　使工件接口迅速熔化，继　而填充于接口问空隙，并　配备完善的机械装置达到　完美焊接。　整机特点　针对焊接面积大而复　杂，焊接要求高的产品，焊接效果优越。　数字式焊接参数设定，直观准确。　焊接过程中电流和时间精密控制，提高焊接质量。　全套优质进口元器件组装性能稳定。　匿而　塑料金属复合技术实现导电塑料设计梦想　塑料可以导电和金属的重量不超过一根羽毛？这听起　来像一个倒置的世界。然而研究人员已经成功地使塑料可　以导电，同时减少生产成本。　你可能很难在同一个小组里找到更大的反差。塑料　轻，成本低廉，但不能导电。金属可以导电，但是价格　高、质量重。到现在为止这两种材料的特性还是不太现　实。位于Ｂｒｅｍｅｎ的ＩＦＡＭ制定了两全其美的解决方案，而　不需要新的设备来加工处理元件。研究人员所面临的最大　挑战是如何让塑料可以导电，塑料一金属复合材料将用于　需要配备印刷电路板的塑料部件的地方，例如在汽车或飞　机上。到现在为止，在一个精细的加工过程中通过绕道冲压　和弯曲金属板这是唯一可能办法将它们纳入一个部件。　新的解决方案更简单：一种复合材料。不同的材料不　只是嵌在一起或黏结在一起，还可以一个特殊的加工过程　中混合在一起，形成一个单一的材料。这一加工过程生产　出均匀的细网状导电　网络。该复合材料具　有理想的化学稳定性，　质量轻，再加上金属　的电性能和导热性。　因为之后不再有必要　包含金属电路板，能　够很快在一个单一的　工作步骤中很快地生产元件，生产成本和所需材料的质量　可以大幅度减少。　汽车和飞机制造商将特别受益于这一发展。例如汽车上　的车前灯外壳材料是塑料。到现在为止，已经安装上冲压金　属板来装饰车前灯。如果外壳配备了由导电塑料一金属复合　材料制成的电路板，则生产成本会降低而且更有效率。飞机　上的许多部件如机身，部分是由碳纤维复合材料（ＣＦＣ）制　成。然而，它们没有导电能力。闪电的冲击会产生致命的后　果。塑料一金属复合材料将是一种很好的替代材料。　｝查询编码：Ａ０１７３ｊ　新型导电型聚酰胺材料一Ｖａｍｐａｍｉｄ　德国材料生产商Ｖａｍｐ　Ｔｅｃｈ　ｓｐａ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ推出了一种新型导电性ＰＡ一６，６产品，　专门设计的用来防止静电放电。这种新材料名为　Ｖａｍｐａｍｉｄ　６６　０６７５Ｖ０　Ｂｌａｃｋ　ＳＴ，表面阻抗达１０３至　１０４　ｏｈｍ／ｍ　，并符合阻燃性ＵＬ９４　Ｖ－０阻燃要求。它可　用于生产用于具有爆炸危险的房间、机器和工厂部件。例　如，它已被Ｍｅｌｌｅｒｔ　ＳＬＴ有限公司（德国）选择生产为危险　领域开发的ＬＥＤ手电筒外壳。　ｆ查询编码：Ａ０１７４／　巴斯夫耐高温聚酰胺应用在汽车油路连接　一种半芳香族耐高温聚　酰胺产品Ｕｌｔｒａｍｉｄ＠Ｔ　ＫＲ４３５７　Ｇ６目前正应用于　新领域之中。总部位于法国　的汽车工业固化系统的国际　供应商Ａ　Ｒａｙｍｏｎｄ公司　目前正在使用来自巴斯夫公　司（ＢＡＳＦ）的特种化学品（ＰＡ６／６Ｔ）用于燃油管的快速连接　器之中。这些连接器装备有流出障物。几乎欧洲任何的汽　车或货车制造商均在使用这种快速连接器。这样的小型部　件正在通过高精度注塑工艺制造。　这些仅重１５克的部件具有在高温下（１３０￣Ｃ［２６６。Ｆ］）耐　燃油和氯化锌能力。Ｕｌｔｒａｍｉｄ　Ｔ　ＫＲ在这种应用中的特　殊优势不仅是其低蠕变性还有优异的刚性和韧性，这意味　着它甚至可承受飞石的冲击。这些性能使它明显优越于聚　酰胺６６，并具有取代聚酰胺１２的潜力。　Ｉ查询编码：Ａ０ｌ７５｝　ｚ　０刃王　Ｔｌｏｚ　８【０　ｏ１－ｃｚ一－Ｉ＿Ｙ●

高频焊接的基本原理

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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

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。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。本文由（）整理，如有转载，请注明出处。

Ｗｅｌｄｉｎａ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏａｖ　Ｖｏ１．３６　Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．２００７　・工艺与新技术・　２９　

文章编号：１００２—０２５Ｘ（２００７）０６—００２９—０３　

空调与制冷用内螺纹铜管的高频焊接　

胡瑞玲　，刘景平　，冯必容　

（１．湖北汽车工业学院材料工程系，湖北十堰４４２００２；２．广东大华仁盛科技有限公司，广东广州５１０５４０：３．东风汽车　

有限公司．湖北十堰４４２００２）　

摘要：采用高频焊接方法生产内螺纹铜管，可１，Ｘ任意改变内部螺纹的形状，使热交换管的换热效率得到更大程度的提高，而且生产效　

率高，成本低，是目前国际上内螺纹铜管的最佳生产方法。研究了内螺纹铜管的高频焊接工艺，确定了合理的工艺参数．焊缝经扩口　

试验、压扁试验、金相分析及晶粒度测定均满足行业要求，该工艺是一种理想的焊接工艺。　

关键词：高频焊接；内螺纹铜管；换热效率　

中图分类号：ＴＧ４５８　文献标识码：Ｂ　

随着空调与制冷行业技术的发展以及环保法规的进一步严　

格控制，提高换热单元本身的换热系数，是提高热交换器的整　

体换热性能、弥补替代制冷剂自身原因所导致的制冷性能降低　

的必要手段。高频焊接内螺纹管可以任意改变管内螺纹的方　

向，增强管内液体的紊流效果，从而大大提高热交换管的换热　

性能．是空调与制冷行业的发展方向。由于空调与制冷用内螺　

纹管使用的是薄壁小径铜管，焊接难度大、技术要求高，国内　

批量生产才刚起步．许多关键技术还难以掌握。本文旨在探寻　

内螺纹铜管的高频焊接工艺。　

１管子材料及焊接工艺　

１．１管子材料　

高频感应焊接是利用高频电流的集肤效应和临近效应，将　

电流集中于管坯待焊接边，使焊接边的电流密度迅速增大，从　

而迅速达到焊接温度．在焊接顶锻力的作用下实现焊接。被焊　

接材料的电和热物理性能不同，集肤效应与邻近效应的强弱与　

感应电流的大小则不同，这对感应高频焊接的效率和焊缝的质　

量有着决定性的影响…。被焊材料为纯铜ＴＰ２，为非磁性材料，　厚度０．５　ｍｍ，直径７　ｍｍ，压纹深度０．１８—０．２２　ｍｍ。