مسكن >> أخبار

آثار التردد في اللحام عالي التردد

06. 24, 2021

كشركة مصنعة رائدة لآلة اللحام عالية التردد للحالة الصلبة ، يشرفنا أن نشارك معلوماتنا مع جميع العملاء.


يعد تردد اللحام أحد أهم العوامل في لحام الأنابيب عالية التردد. ومع ذلك ، حتى وقت قريب ، كانت واحدة من أكثر الأشياء التي يساء فهمها!


نظرًا لعدم توفر نظرية موحدة تصف كيفية تأثير التردد على منطقة اللحام ، فإن معظم ما كان معروفًا كان يعتمد على البيانات التجريبية والتجربة. ولأن التجربة في بيئة مطحنة أنابيب وأنابيب حقيقية تستغرق وقتًا طويلاً وصعبة ، فإن الكثير من البيانات المتاحة كانت غير كاملة ومتناقضة. تتوفر الآن نظرية شاملة لكيفية تأثير التردد على عملية اللحام عالي التردد وتم التحقق من صحتها من خلال التجربة والمقارنة مع بيانات لحام الأنبوب الفعلية من العديد من عمليات التصنيع. تصف هذه النظرية كيفية تردد اللحام


يؤثر:


• توزيع الحرارة في منطقة اللحام "Vee".


• متطلبات طاقة اللحام.


• حجم المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ).


• مستوى التدفق المغناطيسي في العارض.


الأهم من ذلك ، تحدد النظرية تردد اللحام "الأمثل" لحجم أنبوب معين ، وسرعة المطحنة ، والمادة.


تتضمن هذه الورقة الحد الأدنى من الرياضيات بهدف جعلها مستقيمة


إلى الأمام لمهندس مطحنة الأنبوب ليتبعه. يجب على المهتمين بتفاصيل النظرية واشتقاقها الرجوع إلى الورقة المذكورة في الملاحظات الختامية.


كيف يتم تسخين "Vee" إلى درجة حرارة لحام Forge:


دعونا ننظر في الأنبوب النموذجي والأنابيب ، ولحام الحث عالي التردد


الحالة التي تكون فيها مادة الأنبوب أكثر سمكًا من "عمق المرجع الكهربائي" ويتم استخدام مانع يمكنه دعم المستوى المطلوب من التدفق المغناطيسي. هذا يمثل أكثر من 90 ٪ من المواقف التي تمت مواجهتها في الممارسة العملية. تجريبيًا ، تم فهم "كيف" ارتفاع درجة حرارة اللحام "vee" لفترة طويلة. يحث تيار التردد العالي في ملف العمل تيارًا في الاتجاه المعاكس في الجزء غير الملحوم من الأنبوب أسفل الملف مباشرةً. يتصرف هذا الجزء من العملية كمحول كهربائي بمعنى أن جزء الأنبوب الموجود أسفل الملف مباشرة يشكل دورة واحدة ثانوية للمحول ويتم "تصعيد" التيار بعدد لفات ملف العمل. تتمثل إحدى وظائف المانع في العملية في تكوين "جوهر" المحول. وبالتالي ، فإن التدفق المغناطيسي الذي يقرن التيار بين ملف وأنبوب العمل موجود بشكل أساسي في العائق. يجب أن يتدفق التيار المستحث في الأنبوب في دائرة كهربائية مغلقة a2. عندما يصل التيار إلى الجزء غير الملحوم من الأنبوب ، يتدفق جزء معقول على طول الحافة "vee" إلى القمة ويغلق للخلف الدائرة مع تدفق التيار حول الأنبوب ، أسفل ملف العمل. يتدفق التيار على طول حافة "vee" بسبب ظاهرتين فيزيائيتين:


 


• "تأثير القرب الكلاسيكي" الذي ينص على أن المجال المغناطيسي الناتج عن أ


تيار عالي التردد يتدفق في اتجاه واحد يجذب تيارًا عالي التردد


تتدفق بالقرب منه في الاتجاه المعاكس. كتيارات عالية التردد على حد سواء


جوانب "vee" تتدفق في اتجاهات متعاكسة ، فإنها تميل إلى جذب بعضها البعض


اللحام "vee".


• "تأثير القرب البديل" حيث يجذب المجال تيار عالي التردد في وجود مجال مغناطيسي. توضح القوانين الفيزيائية للتيارات عالية التردد أن تيار السطح المكافئ على الموصل يساوي المجال المغناطيسي المتدفق بالتوازي مع سطحه. هذا في الواقع هو التأثير الأقوى في "vee" اللحام حيث يجب أن يمر التدفق المغناطيسي الكلي في الحاجز عبر اللحام "vee" ليغلق


حول ملف العمل.


يتم وصف التوزيع الدقيق للتيار في منطقة "vee" بواسطة مجموعة من


تسمى القوانين الفيزيائية "معادلات ماكسويل". والنتيجة المهمة لهذه هي أن


يمكن أن تكون كثافة التيار ، أو توزيع التيار الكهربائي في مادة "vee"


وجدت من:

The Effects of Frequency in High Frequency Welding           



حيث: J "هي كثافة التيار الكهربائي في الأنبوب أو مادة الأنبوب ،


f هو تردد اللحام الكهربائي ،


σ هي الموصلية الكهربائية للأنبوب أو مادة الأنبوب ،


µ هي النفاذية المغناطيسية للأنبوب أو مادة الأنبوب.


و j هو الجذر التربيعي للرقم -1.


يوضح حل هذه المعادلة أن التيار الكهربائي عالي التردد


يتدفق النظام بشكل أساسي على سطح موصلاته - "تأثير الجلد" المعروف. أعلى تركيز للتيار يكون على سطح الموصل وعندما ينتقل المرء إلى الموصل بعيدًا عن السطح ، تقل كثافة التيار بشكل كبير. المسافة في الموصل التي تكون عندها كثافة التيار e-1 أو 0.368 مرة من قيمتها على السطح تسمى "عمق المرجع الكهربائي" ويتم تحديدها من خلال حل المعادلة أعلاه:

 The Effects of Frequency in High Frequency Welding

التيار المتدفق في "vee" يبدد الطاقة في "vee" ويؤدي إلى تسخينها. إذا أخذنا في الاعتبار عنصرًا حجميًا صغيرًا من مادة "vee" ، فإن التيار يمر


من خلاله تبدد الطاقة على شكل حرارة بسبب الخسائر في المقاومة الكهربائية للعنصر. نظرًا لأن القدرة الحجمية تتناسب مع مربع كثافة التيار ، فإن الحرارة المتولدة في "vee" تنخفض بمعدل ضعف كثافة التيار عندما يتحرك المرء من السطح إلى الموصل. "العمق المرجعي للطاقة الكهربائية" هو إذن نصف "عمق المرجع الكهربائي". يؤدي تبديد الطاقة الكهربية بالتسخين إلى ارتفاع درجة حرارة المادة بالقرب من "vee" بسبب ظاهرتين فيزيائيتين:


• أولاً ، يتم تخزين الحرارة المتولدة في العنصر في "السعة الحرارية". إنه قانون فيزيائي مفهوم جيدًا أن درجة حرارة العنصر الحجمي تساوي الطاقة الحرارية الموجودة فيه مضروبة في السعة الحرارية الحجمية.


• ثانيًا ، تتبادل العناصر الحجمية المجاورة الحرارة بما يتناسب مع اختلاف درجة حرارتها. هذه هي العملية المعروفة للتوصيل الحراري.


تلعب كل من السعة الحرارية والتوصيل الحراري دورًا مهمًا في تسخين "vee". في دراسة الفيزياء ، تم وصف هذين التأثيرين في وقت واحد بواسطة معادلة Biot-Fourier:

The Effects of Frequency in High Frequency Welding

حيث: T هو توزيع درجة الحرارة في المادة ،


q هي الحرارة المتولدة في المادة ،


K هي الموصلية الحرارية للأنبوب أو مادة الأنبوب ،


ρ هي كثافة المادة ،


و Cp هي السعة الحرارية للمادة.


يخبرنا حل هذه المعادلة أنه عند توليد الحرارة في جزء من a


قطعة من مادة موصلة حراريًا ، يقتصر ارتفاع درجة الحرارة على الفور على المنطقة التي يتم تسخينها. ولكن مع زيادة الوقت ، تتعرض عناصر المواد المجاورة لارتفاع في درجة الحرارة مع انتشار الحرارة بسبب التوصيل الحراري. يحتوي شكل توزيع درجة الحرارة هذا في أي وقت على انتقال مفاجئ للغاية بين درجة حرارة تقترب من درجة حرارة جزء المادة التي يتم تسخينها وتلك الخاصة بالمادة قبل تسخينها. إذا بدأ عنصر واحد من المادة في التسخين في الوقت t = 0 ، فيمكن وصف موقع انتقال درجة الحرارة هذا بالنسبة للعنصر المسخن من خلال "عمق المرجع الحراري" الذي يزداد بمرور الوقت:

 

The Effects of Frequency in High Frequency Welding

حتى هذه اللحظة في الورقة ، فإن كل ما تم الكشف عنه حول عملية اللحام عالية التردد معروف منذ بعض الوقت. ما لم يكن مفهوماً حتى وقت قريب هو إجابة السؤال:


هي عملية اللحام عالية التردد التي تحكمها "تأثير الجلد" الكهربائية بحيث


يتم تحديد توزيع درجة الحرارة في الحافة "vee" بواسطة "كهربائي


عمق مرجع الطاقة "أو أنها تحكمها" التوصيل الحراري "بحيث


يتم تحديد توزيع درجة الحرارة من خلال "عمق المرجع الحراري"؟


الإجابة هي أنه يمكن التحكم في العملية إما عن طريق "العمق المرجعي للطاقة الكهربائية" أو "العمق المرجعي الحراري" اعتمادًا على تردد اللحام وسرعة المطحنة ومنتج الأنبوب الذي يتم إنتاجه !! تم تحديد التفاعل بين "تأثير الجلد" الكهربائي و "التوصيل الحراري" من خلال الجمع بين معادلات ماكسويل مع معادلة بايوت فورييه وحل الاثنين معًا. تشرح النتيجة تأثير التردد على عملية لحام أنبوب الحث وتوفق بين التشوهات بين البيانات التجريبية المتضاربة.


تأثير التردد على الطاقة المطلوبة للحام:


النتيجة الأساسية لنموذج العملية الجديد هذا هي الطاقة المطلوبة للتسخين


يمكن التنبؤ بدقة "vee" لدرجة حرارة اللحام بالحدادة من معادلة تتعلق بتردد اللحام ، وسرعة المطحنة ، وطول "vee" ، وسمك جدار الأنبوب ، والخصائص الكهربائية والحرارية لمادة الشريط. المعادلة الناتجة هي:

 The Effects of Frequency in High Frequency Welding

حيث Po هي القوة المطلوبة في "vee" لحام الأنبوب أو الأنبوب ،


د هو سمك جدار الأنبوب أو الأنبوب ،


vo هي سرعة الطاحونة ،


يو هو طول اللحام "vee" ،


∆T هو ارتفاع درجة حرارة المطرقة المطلوب لحام المادة ،


و ε يساوي K / Cp ρ وهو الانتشار الحراري للمادة.




إذا كنت تريد معرفة المزيد من المعلومات عن آلة اللحام عالية التردد ، فلا تتردد في الاتصال بنا.


اتصل بنا

باودينغ تشاوتشانغ الكهروميكانيكية المحدودة

WeChat

Whatsapp

البريد الإلكتروني