Машины для индукционной сварки
Любая машина для высокочастотной сварки независимо от назначения, как правило, содержит следующие элементы: токопровод (индуктор или кондуктор), сварочную головку с высокочастотным трансформатором и конденсаторной батареей, источник питания ТВЧ, технологическую оснастку для фиксации свариваемых изделий и (в случае процесса с приложением давления) устройство для создания давления между свариваемыми кромками.
Рис. 3. Схемы поперечной стыковой (а), и продольной (б), сварки ТВЧ
1 — свариваемые трубы; 2 — индуктор; 3 — магнитопровод;
4 — устройство для создания сварочного давления
Рис. 4. Схемы подвода тока при высокочастотной сварке с авто-концентрацией тока
а — контактный подвод (скользящие контакты); б, в — индукционные подводы (б — охватывающий индуктор, в — внутренний индуктор). 1 — свариваемая труба; 2 — индуктор; 3 —нажимные ролики; 4 — магнитопровод
для сварки труб малого диаметра, в основном отвечающих современным требованиям. На рис. 5 показан трубосварочный стан 73-220 Северского трубного завода, оборудованный высокочастотной сварочной установкой ВЧС 1-400/0,44, разработанный ВНИИТВЧ. Установка имеет мощность 400 кВт, частоту тока 440 кГц и обеспечивает непрерывную работу стана в условиях металлургического производства.
Разработан также ряд аналогичных установок мощностью 160, 400 и 630 кВт. В стадии разработки находятся еще более мощные установки. В частности, большим достижением является создание системы автоматического регулирования установок для высокочастотной сварки алюминиевых кабелей связи на заводе «Москабель».
Рис. 5. Высокочастотная сварочная установка ВЧС 1-400/0,44
Работы, проводившиеся в США и в СССР, показали рациональность применения средних частот тока (частоты 8—10 кГц) для целей высокочастотной сварки труб. При снижении частоты увеличивается ширина зоны нагрева кромок. Это приводит к увеличению затрат энергии, но вместе с тем повышает равномерность распределения энергии по толщине кромок. Один из основных вопросов, возникающих при снижении частоты сварочного тока,— это выбор способа подвода тока к свариваемым кромкам в связи с увеличением силы тока при уменьшении частоты. Речь может идти только об индукционном подводе тока. Увеличение диаметра труб приводит к тому, что охватывающие индукторы теряют свою эффективность из-за резкого увеличения потерь в теле трубной заготовки. Эти факторы заставили обратить внимание на возможность расположения сварочного индуктора внутри трубной заготовки (см. рис. 4, в). Основной эффект от применения внутренних индукторов связан с возможностью уменьшения потерь в теле трубной заготовки. Окончательный вывод о возможности применения внутреннего индуктора был сделан на основе широкой промышленной проверки на которая показала достаточную надежность внутренних индукторов в условиях эксплуатации. Энергетические затраты на сварку труб среднего диаметра внутренним индуктором при частоте тока 8—10 кГц практически равны затратам энергии при сварке охватывающими индукторами на частоте тока 400—500кГц, а капитальные затраты меньше, так как стоимость 1 кВт установленной мощности оборудования на средней частоте тока меньше стоимости 1 кВт на частотах радиодиапазона. Помимо сварки труб, высокочастотную сварку с авто-концентрацией тока применяют для производства тонкостенных тавровых и двутавровых профилей, плавниковых труб и т. д.
Принципиальное отличие заключается в том, что условия нагрева и охлаждения свариваемых поверхностей ребра и плоскости несимметричны: ребро нагревается более интенсивно, чем поверхность плоскости; в то же время плоскость из-за тепло отвода охлаждается быстрее, что, естественно, приводит к снижению качества сварки или вообще не позволяет образовать сварное соединение. Указанные трудности удается преодолеть за счет специальных устройств, обеспечивающих возможность управлять количеством энергии, поступающей на каждую из свариваемых поверхностей.