Индукционная сварка - Induction welding

Индукционная сварка это форма сварка который использует электромагнитная индукция нагреть заготовку. Сварочный аппарат содержит индукционная катушка который заряжен энергией радиочастота электрический ток. Это создает высокочастотный электромагнитное поле который действует либо на электропроводящий или ферромагнитный заготовка. В электропроводной заготовке основной эффект нагрева заключается в резистивный нагрев, который происходит из-за индуцированных токов, называемых вихревые токи. В ферромагнитной заготовке нагрев вызывается главным образом гистерезис, поскольку электромагнитное поле неоднократно искажает магнитные домены из ферромагнитного материала. На практике большинство материалов подвергаются комбинации этих двух эффектов.

Немагнитные материалы и электрические изоляторы, такие как пластмассы можно сваривать индукционной сваркой путем имплантации металлический или ферромагнитные соединения, называемые подозревающие, которые поглощают электромагнитную энергию от индукционной катушки, нагреваются и отдают свое тепло окружающему материалу за счет теплопроводность. ^[1]Пластик также можно сваривать индукционной сваркой, заделывая пластик электропроводящими волокнами, такими как металлы или углеродное волокно. Наведенные вихревые токи резистивно нагревают встроенные волокна, которые отдают свое тепло окружающему пластику за счет теплопроводности. Индукционная сварка пластиков, армированных углеродным волокном, широко используется в аэрокосмической промышленности.

Индукционная сварка используется для длительных производственных циклов и представляет собой высокоавтоматизированный процесс, обычно используемый для сварки швов труб. Это может быть очень быстрый процесс, так как большая мощность может быть передана в локализованную область, поэтому прилегающие поверхности очень быстро плавятся и могут сжиматься, образуя непрерывный прокатный шов.

В глубина То, что токи и, следовательно, нагревание проникает от поверхности, обратно пропорционален квадратному корню из частоты. Температура свариваемых металлов и их состав также влияют на глубину проплавления. Этот процесс очень похож на контактная сварка за исключением того, что в случае контактной сварки ток подводится к изделию через контакты, а не за счет индукции.

Индукционная сварка была впервые открыта Майклом Фарадеем. Основы индукционной сварки объясняют, что направление магнитного поля зависит от направления тока. и направление поля будет меняться с той же скоростью, что и частота тока. Например, переменный ток 120 Гц заставит поле менять направление 120 раз в секунду. Эта концепция известна как закон Фарадея.

Когда происходит индукционная сварка, детали нагреваются до температуры ниже температуры плавления, и края деталей помещаются вместе, загрязнения выталкиваются наружу, давая прочный кузнечный шов.^[2]

Индукционная сварка используется для соединения множества термопластов и термореактивных матричных композитов. Аппарат, используемый для процессов индукционной сварки, включает высокочастотный генератор энергии, станцию ​​нагрева, материал заготовки и систему охлаждения.

Электрогенератор выпускается в виде твердотельной или вакуумной трубки и используется для подачи в систему переменного тока 230–340 В или частоты 50–60 Гц. Это значение определяется тем, какая индукционная катушка используется с изделием.

Тепловая станция использует конденсатор и катушку для нагрева деталей. Конденсатор соответствует выходной мощности генератора, а индукционная катушка передает энергию изделию. При сварке катушка должна находиться близко к заготовке, чтобы максимизировать передачу энергии, а заготовка, используемая во время индукционной сварки, является важным ключевым компонентом оптимальной эффективности.^[3]

Некоторые уравнения, которые следует учитывать при индукционной сварке, включают:

Тепловой расчет: ${\displaystyle {\bar {Q}}(x,t)={\eta (J_{0}^{2})\rho \over C_{r}}}$

Где: ${\displaystyle C_{r}}$ это тепловая масса

${\displaystyle \rho }$ это удельное сопротивление

${\displaystyle \eta }$ эффективность

${\displaystyle J_{0}}$ поверхностная плотность

Уравнение охлаждения Ньютона: ${\displaystyle q^{n}=h(T_{s}-T_{B})}$

Где: ${\displaystyle q^{n}}$ плотность теплового потока

h - коэффициент теплопередачи

${\displaystyle T_{s}}$ температура поверхности заготовки

${\displaystyle T_{B}}$ это температура окружающего воздуха^[4]

Смотрите также

• Индукционный нагрев
• Индукционная сварка имплантата термопластов

Рекомендации

1. Бабини, А; Форзан (январь 2002 г.). «Распределение вихревых токов в тонком алюминиевом слое» (PDF). Журнал Flux (38): 11–12. Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-03-26. Получено 9 мар 2015.
2. «Индукционная сварка». Thermatool Corp.. Получено 2019-02-15.
3. Лионетто, Франческа; Паппада, Сильвио; Буккольеро, Джузеппе; Маффеццоли, Альфонсо (2017-04-15). «Конечноэлементное моделирование непрерывной индукционной сварки термопластичных матричных композитов». Материалы и дизайн. 120: 212–221. Дои:10.1016 / j.matdes.2017.02.024.
4. "Scientific.net". www.scientific.net. Получено 2019-02-15.

• Справочник по сварке AWS, Том 2, 8-е издание
• Дэвис, Джон; Симпсон, Питер (1979), Справочник по индукционному нагреву, МакГроу-Хилл, ISBN  0-07-084515-8.