Високочастотне зварювання — це новий тип зварювального процесу, який використовує скін-ефект і ефект сусідства, створюваний високочастотним струмом для з’єднання сталевих пластин та інших металевих матеріалів. Поява та розвиток технології високочастотного зварювання є ключовим процесом у виробництві сталевих труб ERW. Якість високочастотного зварювання безпосередньо впливає на загальну міцність, рівень якості та швидкість виробництва зварних трубопродукції.
Основний принцип високочастотного зварювання:
Так звана висока частота відноситься до частоти змінного струму 50 Гц і, як правило, відноситься до високочастотного струму від 50 кГц до 400 кГц. Коли струм високої частоти проходить через металевий провідник, виникають два специфічних ефекту: скін-ефект і ефект близькості. Високочастотне зварювання використовує ці два ефекти для зварювання сталевих труб. Отже, що це за два ефекти?
Скін-ефект полягає в тому, що при проходженні змінного струму певної частоти через один і той же провідник густина струму не розподіляється рівномірно по всіх ділянках провідника. Він в основному зосереджується на поверхні провідника, тобто щільність струму на поверхні провідника висока. Щільність всередині провідника невелика, тому ми яскраво називаємо це: «скін-ефект». Скін-ефект зазвичай вимірюється глибиною проникнення струму. Чим менша глибина проникнення, тим суттєвіший скін-ефект. Ця глибина проникнення пропорційна кореню квадратному з питомого опору провідника та обернено пропорційна кореню квадратному з частоти та проникності. Якщо говорити непрофесіоналом, то чим вище частота, тим більше струму концентрується на поверхні сталевої пластини; чим нижча частота, тим більше розсіяний поверхневий струм. Слід зазначити, що хоча сталь є провідником, її магнітна проникність буде зменшуватися з підвищенням температури. Тобто, коли температура сталевої пластини підвищується, магнітна проникність зменшиться, а скін-ефект зменшиться.
Ефект близькості означає той факт, що коли високочастотний струм тече в протилежних напрямках між двома сусідніми провідниками, струм буде інтенсивно текти до країв двох провідників. Навіть якщо два провідники мають іншу коротшу сторону, струм не йде. Коротший маршрут потоку, ми називаємо цей ефект: «ефект близькості».
Ефект близькості в основному зумовлений роллю індуктивного опору, який відіграє провідну роль у струмах високої частоти. Ефект наближення посилюється зі збільшенням частоти та зближенням відстані між сусідніми провідниками. Якщо навколо сусіднього провідника додати магнітний сердечник, високочастотний струм буде більш концентрованим на поверхні заготовки.
Ці два ефекти є основою для реалізації високочастотного зварювання металів. При високочастотному зварюванні використовується скін-ефект для концентрації енергії струму високої частоти на поверхні заготовки; і використовує ефект близькості для контролю розташування та діапазону високочастотного струму. Швидкість течії дуже велика. Він може нагріти та розплавити краї суміжних сталевих пластин за короткий проміжок часу, а також реалізувати стикові з’єднання шляхом екструзії.
