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多级频率焊接年代(下)
2020-06-24
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交流焊接本质上就是连续电焊过程,从焊接质量角度欲提高焊接速度必须提高焊接频率。

早在1925年,Johnston焊管专利公开后的第四年, D.F.Pancoast就提出了提高焊接频率来改进焊缝质量并提高焊接速度的专利。该专利采用普通三相工频交流电驱动发电机,产生单相300Hz交流电,替代普通工频电流施加到电极辊,可以提高焊接质量和焊接速度。但因为施加电流到电极辊采用的水银池设计过于复杂, 影响了该专利的推广。图1为D.F.Pancoast所做的焊接试验结果。



直到旋转变压器技术出现后,才使得多级频率电流注入电极辊变得简单有效。从1939年至1941年, Yoder公司进行了深入研究, 焊接频率从180Hz,360Hz一直增加到1000Hz。试验结果在学术会议报告中描述为:“我们坚持认为提高焊接速度是可能的,限制速度的关键因素是焊接频率。每个周期会产生一个所谓针脚效应的弱焊或漏焊点。实验表明,焊接频率越高针脚点越密集。采用180Hz频率焊接质量有明显改进,360Hz比180Hz没有显著改进,但控制难度加大。”

与50Hz或60Hz工频电流和比,焊接频率提高到180Hz后,焊接速度可以显著提高;毛刺的形状也产生较大差异,变得均匀细小;焊接区域的强度差异不大,但在冷拔之后则表现出更好的性能。当焊接频率提高到360Hz,对于薄壁管焊接速度最高可以达到61m-76m/min;毛刺变得更细小;热影响区显著变窄。但进一步提高焊接频率在当时已经十分困难,会降低焊机效率,增加变压器阻抗,控制难度加大。当时技术条件下最佳的焊接频率为180Hz。

把旋转变压器和多级频率组合起来的新焊接工艺可将电阻焊管提升为高效的生产过程。正值新工艺成熟之时,第二次世界大战爆发。 战争期间,新工艺技术主要限制在美国和加拿大使用。战后经济复苏期,世界各国开始争先从美国引进焊管生产装备技术,焊管生产技术迅速扩展到全世界,期间在美国和欧洲建设了一批中直径电阻焊管机组、具体信息见表1。