Korkeataajuisen hitsatun teräsputken hitsausperiaate: ihovaikutuksen ja läheisyysvaikutuksen synergistinen vaikutus
Korkeataajuisen hitsatun teräsputken hitsausperiaate perustuu pääasiassa suurtaajuusvirran ihovaikutukseen ja läheisyysvaikutukseen. Skin-ilmiö tarkoittaa, että kun suurtaajuusvirta kulkee metallijohtimen läpi, sähkömagneettisen induktion vuoksi virrantiheys keskittyy pääasiassa johtimen pintaan, kun taas virrantiheys johtimen sisällä on pieni. Tämä vaikutus mahdollistaa korkeataajuisen sähköenergian keskittymisen hitsin pintaan, jolloin hitsausalue kuumenee nopeasti. Ihovaikutuksen voimakkuus on suoraan verrannollinen nykyiseen taajuuteen. Mitä suurempi taajuus, sitä suurempi virran pitoisuus johtimen pinnalla. Siksi suurtaajuushitsauksessa käytetään yleensä virtaa, jonka taajuus on yli 300 kHz, jotta saavutetaan tehokas hitsausalueen lämmitys.
Läheisyysvaikutus tarkoittaa, että kun suurtaajuinen virta kulkee päinvastoin kahdessa vierekkäisessä johtimessa magneettikenttien vuorovaikutuksen vuoksi, virta keskittyy kahden vierekkäisen johtimen reunavirtaan. Tämä vaikutus voi edelleen ohjata suurtaajuisen virran virtausreittiä, jolloin se keskittyy enemmän hitsausalueelle, mikä parantaa hitsauksen tehokkuutta ja laatua. Suurtaajuushitsausprosessissa läheisyysvaikutus auttaa vähentämään energiahäviötä, varmistamaan riittävän lämmöntuoton hitsausalueella ja toteuttamaan nopean ja tasaisen lämmityksen.
Korkeataajuisessa hitsauksessa työkappaleeseen johdetaan korkeataajuista virtaa induktiokäämin tai kontaktielektrodin kautta, mikä tuottaa lämpöä metallin paikallista sulattamista varten. Induktiokela on laite, joka muuntaa suurtaajuisen virran sähkömagneettiseksi induktioenergiaksi. Se muodostaa vaihtuvan magneettikentän työkappaleen ympärille aiheuttaen pyörrevirtaa työkappaleen sisällä ja lämmittäen siten metallia. Kosketuselektrodi on suorassa kosketuksessa työkappaleeseen tuoden työkappaleeseen korkeataajuista virtaa ja lämmittäen metallia vastuksen lämpövaikutuksen kautta. Näillä kahdella menetelmällä on omat etunsa ja haittansa. Induktiohitsaus soveltuu paksummille työkappaleille, kontaktihitsaus ohuemmille työkappaleille.
Tämän jälkeen sula metalli jäähdytetään painetta käyttämällä kiinteän hitsausliitoksen muodostamiseksi. Hitsausprosessissa paineella ja levitysajalla on tärkeä vaikutus hitsin laatuun. Oikealla paineella voidaan varmistaa, että sula metalli virtaa ja sulaa kokonaan muodostaen tiiviin hitsin, kun taas liiallinen paine voi johtaa hitsin muodonmuutokseen tai virheisiin. Korkeataajuisella hitsauksella on etuja nopea kuumennusnopeus, pieni lämpövaikutusalue ja korkea hitsin laatu. Hitsin mekaaniset ominaisuudet ja tiivistyskyky ovat erinomaiset, mikä voi täyttää erilaisten projektien vaatimukset putkistojen suorituskyvylle.
