高頻焊機高效節(jié)能安全的應(yīng)用分析

高頻焊機高效節(jié)能安全的應(yīng)用分析

相對來說焊管生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)線上電能消耗當(dāng)屬高頻焊機了， 所以，高頻焊機的效率高低直接影響著企業(yè)單位能耗的多少，對企業(yè)生產(chǎn)成本有著直接的決定作用，而高頻焊機功耗效率又被許多外部因素制約。下面就高頻焊機的工作原理、影響效能發(fā)揮的因素進行分析。


1 高頻焊機的工作原理


高頻焊機內(nèi)由一整套獨特的電子線路（可控硅或IGBT 技術(shù)），將從電網(wǎng)輸入進來的低頻交流電（50Hz） 轉(zhuǎn)變成高頻交流電（一般在100kHz 以上）。高頻電流加到電感線圈（即感應(yīng)器）后，利用電磁感應(yīng)原理轉(zhuǎn)換成高頻磁場，并作用在處于磁場中的金屬物體上。利用渦流效應(yīng)，在金屬物體中生成與磁場強度成正比的感生電流（即渦流，此渦流受集膚效應(yīng)影響，頻率越高，越集中于金屬物體的表層）。


渦流在金屬物體內(nèi)流動時，會借助于內(nèi)部所固有的電阻值，利用電流熱效應(yīng)原理生成熱量。


這種熱量可不是象其它加熱方式那樣， 要靠外部熱量傳遞進去。它是直接在物體內(nèi)部生成的。所以，這種加熱方式，速度快，效率高。如果需要，它可在瞬間熔化任何金屬物。而且，它的加熱速度和溫度是可控的。


2 影響高頻焊機有效功率輸出的因素


高頻焊機有效的輸出功率主要受以下方面影響：


2.1 焊接V 角，的角度在2-3°之間。高頻焊接主要原理除電磁感應(yīng)加熱外，還有兩個重要的效應(yīng)，即集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，焊接V 角越小，越有利于鄰近效應(yīng)的發(fā)揮，從而可以更有效的利用焊機的有效輸出功率。


2.2 焊管兩個焊接表面的形狀，兩個表面平行，這樣能使得焊接更有效，兩表面之間的分子擴散更均勻。


2.3 焊點與擠壓輥中心之間的距離。******的距離是下圖中所標(biāo)注的距離Lv=Lc, 而Lc 的長度接近于鋼管的直徑，這樣有效地減少了焊接電流所走過得回從而更有效的提高了效率。（見下圖）


2.4 焊接溫度。焊接溫度在焊接過程中起著決定性的作用。溫度過高焊接表面會被融化，溫度過低則會出現(xiàn)虛焊導(dǎo)致焊接不牢。這就需要生產(chǎn)現(xiàn)場一位有經(jīng)驗的“調(diào)型工”師傅來根據(jù)經(jīng)驗判斷，也可以在焊縫上端安裝一個溫度傳感器，把測好的溫度直接反饋到高頻焊機的主操作系統(tǒng)當(dāng)中，進行程序分析，來自動調(diào)節(jié)輸出功率大小，調(diào)節(jié)焊縫的溫度。


2.5 阻抗器（磁棒陣列）的大小、尺寸、位置和冷卻方式。阻抗器的主要作用是把電流匯集并且均勻分布在管內(nèi)外壁上，擺放位置一般距離焊口200-300mm。


一般好的阻抗器的磁飽和功能很高，鐵氧體的含量也高。


2.6 鋼管本身的物理特性如直徑、壁厚、材質(zhì)等。一般大壁厚、大直徑的鋼管焊接頻率都比較低，相反則比較高。這是因為高頻電流的一個滲透能力，頻率越高的電流，則越集中在鋼管表面，頻率越低的電流滲透能力則高。


2.7 感應(yīng)線圈的設(shè)計對高頻電源有效功率的輸出起著至關(guān)重要的作用。


3 影響高頻焊機效能發(fā)揮的關(guān)鍵因素———感應(yīng)線圈（感應(yīng)器）


感應(yīng)器的設(shè)計要從以下幾個方面入手：


3.1 感應(yīng)器的直徑應(yīng)該略大于鋼管的直徑，形狀應(yīng)該和鋼管的形狀一樣，例如：圓對圓，方對方，矩形對矩形。


3.2 感應(yīng)器的冷卻應(yīng)該考慮到充分冷卻、均勻冷卻，確保冷卻快速高效。冷卻效果好則效率更高。


3.3 感應(yīng)器的形狀，與鋼管壁之間的距離都決定著輸出的頻率，以及有效功率，如果距離過遠則頻率將越小，鋼管表面的磁場變?nèi)酰袘?yīng)電流變小，有效的輸出功率很低。3.4 感應(yīng)器對工作頻率的影響。下面公式中的U 就是匹配電容兩端的電壓，I 是逆變部分輸出的總電流，f 就是電源工作的諧振頻率，C 為匹配電容的容值，N 為變壓器的變比，從公式中可以看出。當(dāng)I,N,C, 一定的時候，f 的大小決定U 的大小，f 低的時候，電容耐壓U 就會很高，這樣會造成對電容的危害，所以感應(yīng)器的尺寸形狀和冷卻方式直接決定工作頻率的大小。


選擇一個設(shè)計制造精良的感應(yīng)器，對保證設(shè)備穩(wěn)定，提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗具有非常重要的意義。


高頻焊機作為焊管生產(chǎn)企業(yè)的能耗設(shè)備， 必須具備技術(shù)先進、服務(wù)一流、性能穩(wěn)定、高效節(jié)能的基本特征，方能幫助企業(yè)在可持續(xù)發(fā)展的道路上越走越遠。

發(fā)布于2019/11/3 9:35:54