高頻焊
高頻焊
高頻徠焊是指利用高頻電流,流經工件接觸面所產生的電阻熱,並施加壓力(或不施加壓力),使工件金屬形成連接的一種焊接方法。高頻焊與電阻焊不同。高頻焊接時,焊接電流僅在工件表面平行接觸;電阻焊的電流是垂直於焊接界面流動。一般,高頻焊的頻率選在300~450kHz:電阻焊則是使用50kHz的工頻電。
高頻焊根據高頻電流在工件中產生熱的方式可分為接觸高頻焊和感應高頻焊。接觸高頻焊時,高頻電流通過與工件機械接觸而傳入工件。感應高頻焊時,高頻電流通過工件外部感應圈的耦合作用而在工件內產生感應電流。高頻焊是專業化較強的焊接方法,要根據產品配備專用設備。生產率高,焊接速度可達30m/min。主要用於製造管子時縱縫或螺旋縫的焊接。
高頻焊原理——藉助高頻電流的集膚效應可以使高頻電能量集中於焊件的表層,而利用鄰近效應,又可控制高頻電流流動路線的位置和範圍。當要求高頻電流集中於焊件的某一部位時,只要將導體與焊件構成電流迴路並使導體靠近焊件上的這一部位,使它們相互之間構成鄰近導體,就能實現這個要求。高頻焊就是根據焊件結構的具體形式和特殊要求,主要運用集膚效應和鄰近效應,使焊件待焊處的表層金屬得以快速加熱而實現焊接。
高頻焊的高頻電流的兩大效應的內容為:
集膚效應——當導體通以交流電流時,導體斷面上出現的電流分佈不均勻,電流密度由導體中心向表面逐漸增加,大部分電流僅沿導體表層流動的一種物理現象。導體的電阻率越低、磁導率越大、電流的頻率越高,其集膚效應越顯著。
鄰近效應——當高頻電流在兩導體中彼此反向流動或在一個往複導體中流動時,電流會集中於導體鄰近側流動的一種特殊的物理現象。
高頻焊通常使用的電流頻率範圍為300~450kHz,有時也使用低至10kHz的頻率。
高頻焊分高頻電阻焊和高頻感應焊兩種。①高頻電阻焊:用滾輪或接觸子作為電極將高頻電流導入工件,適用於管子的連續縱縫對焊和螺旋搭接縫焊、鍋爐鰭片管和換熱器螺旋翅片的焊接,可焊管子外徑為1200毫米,壁厚為16毫米,工字鋼的腹極厚度可焊9.5毫米,生產率很高。②高頻感應焊:用感應線圈加熱工件,可焊接外徑為9毫米的小直徑管和壁厚為1毫米的薄壁管。常用於中小直徑鋼管和黃銅管的縱縫焊接,也可用於環縫焊接,但功率損耗比高頻電阻焊大。影響高頻焊接質量的主要參數是高頻電源的頻率、功率、工件成形角度、擠壓力、電極(或感應圈)與擠壓輥之間的距離和焊接速度。主要設備有高頻電源、工件成形設備和擠壓機械裝置。高頻焊質量穩定,生產率高,成本較低。適用於高效率自動生產線,是生產有縫管的先進方法。
高頻焊具有下列特點:
1、由於電流高度集中於焊接區,加熱速度極快,因而焊接速度可高達150~200m/min。
2、因焊接速度快,焊件自冷作用強,故不僅熱影響區小,而且還不易發生氧化,因此焊縫的組織和性能十分優良。
3、焊前焊件表面可以不進行清理工作,因而提高了效率。
4、能焊的金屬種類廣,產品的形狀規格多。
常見焊絲
▲GMT-SKD11>0.5~3.2mmHRC56~58焊補冷作鋼、五金衝壓模、切模、刀具、成型模、工件硬面製作具高硬度、耐磨性及高韌性之氬焊條,焊補前先加溫預熱,否則易產生龜裂現象。
▲GMT-63度刀口刃口焊絲>0.5~3.2mmHRC63~55,主要應用於焊拉刀模,熱作高硬度具模,熱鍛總模,熱沖模,螺絲模,耐磨耗硬面,高速鋼,刀口修復。
▲GMT-SKD61>0.5~3.2mmHRC40~43焊補鋅、鋁壓鑄模、具良好之耐熱性與耐龜裂性、熱氣沖模、鋁銅熱鍛模、鋁銅壓鑄模、具良好耐熱、耐磨、耐龜裂性。一般熱壓鑄模常有龜甲裂紋狀,大部份是由熱應力所引起,亦有因表面氧化或壓鑄原料之腐蝕所引起,熱處理調至適當硬度改善其壽命,硬度太低或太高均不適用。
▲GMT-hs221錫黃銅焊絲。性能特點:HS221焊絲含少量錫、硅的特殊黃銅焊絲,用於黃銅的氣焊及碳弧焊,也廣泛用於釺焊銅、鋼、銅鎳合金等。銅及銅合金焊絲適用的焊接方法有氬弧焊、氧-乙炔焊及碳弧焊。
▲GMT-hs211力學性能好。銅合金氬弧焊及鋼的MIG釺焊用。
徠▲GMT-hs201,HS212,HS213,HS214,HS215,HS222,HS225銅焊絲。
▲GMT-1100、1050、1070、1080純鋁焊絲。性能特點:用於MIG和TIG焊接的純鋁焊絲。此種焊絲在陽極處理后具有很好的顏色配比性。適用於電力應用,抗蝕性很好,導通性優良。用途:船舶運動器材電力。
▲GMT-半鎳,純鎳焊絲焊條。
▲GMT-4043、4047鋁硅焊絲。性能特點:用於焊接6***系列母材。對熱裂紋的較弱敏感,被用於焊接鍛造和鑄造材料。用途:船舶、機車、化工、食品、運動器材、模具、傢具、容器、集裝箱等。
▲GMT-5356、5183、5554、5556、5A06鋁鎂焊絲。性能特點:此種焊絲為焊接5***系列合金以及填充合金化學成分與母材接近的焊接而專門設計的。它在陽極處理后具有良好的抗蝕性和顏色配備性。用途:應用於自行車、鋁滑板車等運動器材,機車車廂、化工壓力容器、兵工生產、造船、航空等。
▲GMT-70N>0.1~4.0mm焊絲特性與用途:高硬度鋼之接合,鋅鋁壓鑄模龜裂、焊合重建、生鐵/鑄鐵焊補。可直接堆焊各種鑄鐵/生鐵材料,也可做為模具龜裂之焊合,使用鑄鐵焊接時,盡量將電流放低,用短距離的電弧焊接,鋼材進行部份之預熱,焊接后之加熱以及慢慢冷卻。
▲GMT-60E>0.5~4.0mm特性與用途:專用焊高拉力鋼之接合,硬面製作之打底,龜裂之焊合。高強度焊絲,含鎳鉻合金成份高,專業用於防破裂底層焊接、填充打底用,拉力強,並可修補鋼材焊后龜裂現象。抗拉強度:760N/mm²;廷伸率:26%。
▲GMT-8407-H13>0.5~3.2mmHRC43~46制鋅、鋁、錫等有色合金及銅合金之壓鑄模,可用作熱鍛或衝壓模。具高韌性、耐磨性及防熱熔蝕性佳,抗高溫軟化,防高溫疲勞性良好,可焊補熱作沖頭、絞刀、軋刀、切槽刀、剪刀...等做熱處理時,需防止脫碳,熱工具鋼焊后所產生之硬度太高亦發生破裂。
▲GMT-防爆裂打底焊絲>0.5~2.4mmHB~300高硬度鋼之接合,硬面製作之打底,龜裂之焊合。高強度焊支,含鎳鉻合金成份高,用於防破裂底層焊接、填充打底,拉力強,並可修補鋼材之龜裂焊合重建。
▲GMT-718>0.5~3.2mmHRC28~30大型家電、玩具、通信、電子、運動器材等塑料產品模具鋼。塑料射出模、耐熱模、抗腐蝕模,切削性、蝕花性良好,研磨后表面光澤性優良,使用壽命長。較不易產生融合不良及等缺陷。
▲GMT-738>0.5~3.2mmHRC32~35半透明及需有表面光澤之塑料產品模具鋼,大型模具,產品形狀複雜及精度高之塑料模用鋼。塑料射出模、耐熱模、抗腐蝕模、蝕花性良好,具備優良加工性能,易切削拋光和電蝕,韌性及耐磨性佳。
▲GMT-P20Ni>0.5~3.2mmHRC30~34塑料射出模、耐熱模(鑄銅模)。以焊接裂開敏感性低的合金成份設計,含鎳約1%,適合PA、POM、PS、PE、PP、ABS塑料,具良好之拋光性,焊后無氣孔、裂紋,打磨後有良好之光潔度,經真空脫氣,鍛造后,預硬至HRC33度,斷面硬度分佈均一,模具壽命達300,000以上。較不易產生融合不良及等缺陷。
▲GMT-NAK80>0.5~3.2mmHRC38~42塑料射出模、鏡面鋼。高硬度,鏡面效果特佳,放電加工性良好,焊接性能極好,研磨后,光滑如鏡,為世界最進步,最優秀塑模鋼,加入易削元素,切削加工容易,具高強韌性及耐磨不變形特性,適合各種透明塑料產品之模具鋼。預熱溫度300~400℃后熱溫度450~550℃,作多層焊補時,採用後退法焊補,較不易產生融合不良及等缺陷。
▲GMT-S136>0.5~1.6mmHB~400塑料射出模,抗腐蝕、滲透性良好。高純度、高鏡面度,拋光性良好,抗銹防酸能力極佳,熱處理變型少,適合PVC、PP、EP、PC、PMMA塑料,耐腐蝕及容易加工之模件及夾具,超鏡面耐蝕精密模具,如橡膠模具、照相機部件、透鏡、錶殼等。
▲GMT-皇牌鋼>0.5~2.4mmHB~200鐵模、鞋模、軟鋼焊接、易雕刻蝕花,S45C、S55C鋼材等修補。質地細密、軟、易加工、不會有氣孔產生,預熱溫度200~250℃后熱溫度350~450℃。
▲GMT-BeCu(鈹銅)>0.5~2.4mmHB~300高導熱的銅合金模具材料,主加元素為鈹,其適用於塑料注塑成型模具的內鑲件、模芯、壓鑄沖頭、熱流道冷卻系統、導熱嘴、吹塑模具的整體型腔、磨耗板等。鎢銅材料則應用在電阻焊、電火花、電子封裝以及精密機械設備等。
▲GMT-CU(氬焊銅)>0.5~2.4mmHB~200此焊支用途廣泛,可焊補電解片、銅合金、鋼、青銅、生鐵、一般銅件之焊補。機械性能良好,可用於銅合金之焊接修補,也可用於焊接鋼和生鐵、鐵的接合。
▲GMT-油鋼焊絲>0.5~3.2mmHRC52~57沖裁模、量規、拉模、穿孔沖頭、可廣泛使用在五金冷衝壓,手飾壓花模等,通用特殊工具鋼、耐磨、油冷。
▲GMT-Cr鋼焊絲>0.5~3.2mmHRC55~57沖裁模、冷作成型模、冷拉模、沖頭、高硬度、高軔性、線切割性良好。焊補前先加溫預熱,焊補后請做后熱動作。
▲GMT-MA-1G>1.6~2.4mm,超鏡面焊絲,主要應用于軍工產品或要求極高的產品。硬度HRC48~50馬氏體時效鋼系,鋁壓鑄模,低壓鑄造模,鍛造模,沖裁模,注塑模的堆焊。特殊硬化高韌度合金,非常適用於鋁重力壓鑄模、澆口、延長使用壽命的2~3倍,可製作非常精密之模具、超鏡面(澆口補焊,使用不易熱疲勞裂痕)。
▲GMT-高速鋼焊絲(SKH9)>1.2~1.6mmHRC61~63高速鋼,耐用性為普通高速鋼的1.5~3倍,適用於製造加工高溫合金、不鏽鋼、鈦合金、高強度鋼等難加工材料的刀具、焊補拉刀、熱作高硬度工具、模具、熱鍛總模、熱沖模、螺絲模、耐磨耗硬面、高速度鋼、沖具、刀具、電子零件、螺紋滾模、牙板、鑽滾輪、滾字模、壓縮機葉片及各種模具機械零件等。經過歐洲工業水準嚴格品質管制,高含碳量,成份優良材料內部組織均勻,硬度穩定,而且耐磨性、韌性、耐高溫等。特性皆比一般同等級之材料為佳。
▲GMT-氮化零件焊補焊絲>0.8~2.4mmHB~300適用於氮化后模具,零件表面修補。
電源要求
針對焊接工藝的技術難度,對高頻電源有以下要求:
1、使用較高的頻率,使得焊縫熱影響區窄和管內壁電流減小。
2、要求焊縫的功率密度大,焊速越快,焊縫質量越好。
3、電子管陽極直流電壓要求穩定平滑,其脈動係數要求達到1%左右。