CN108555427A - 一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置，包括高频焊接机，所述高频焊接机由高频发生器和馈电装置组成，所述馈电装置包括感应圈和阻抗器，所述阻抗器位于待焊接厚壁管焊缝的上方，所述阻抗器包括集水盒，在集水盒的底面设有施感导体，在集水盒的底部设有聚磁作用的导磁体，在集水盒中装有冷却导磁体的冷却介质。本发明结构设计合理，可以在管内无磁棒的情况下有效焊接厚径比大于10%的钢管，这在焊接管内充填材料的应用中具有很大的意义，尤其适用于焊接钢包精炼用包芯线，增加了包芯线喂入炉内铁水的深度，大大提高了材料的收得率，降低了生产成本，减轻了环境污染；包芯线内完全不会进入空气，保证了活跃物质的活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接设备，尤其是一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置。
背景技术
普通钢管的现有高频焊接方法有感应焊接和接触焊接两种方法。感应焊接是在经机械轧制即将闭合的管子圆周外缠绕通水铜制感应圈。感应圈中通以交变的高频电流。在管壁的内外侧会感应高频交变电流，该电流会使钢管整体发热，属无效电流。另一个感应电流的流动路径是经感应圈对应的钢管外壁流经V型闭合角。由于高频电流的临近效应，越靠近V型顶点，电流越集中。因此V型顶点迅速被加热至融化温度，在挤压辊的压合下焊接在一起。这一电流路径是有效路径。在生产中为了尽量减小无效路径的电流，增大有效路径的电流，我们在管内放置了相对感应圈位置固定的磁棒。可以起到阻止部分无效路径电流，增大有效路径电流的作用。这在薄壁管子的焊接中可能效果小一点，在焊接大厚径比的管子时，比如厚径比达到10%以上时。磁棒的有无可能决定焊接的成败。
接触焊接是把电极直接安放在即将闭合的两个管壁边缘，电流经V型开口角形成闭合回路。接触焊接具有效率高的特点。但通常应用在管径大于25mm的大管径的焊接。在小管径的焊接时由于机构的不稳定和接触不可靠，往往不能正常连续工作。且由于接触不好可能存在漏焊的可能。
在冶金用包芯线的生产中，需要焊接的钢管规格为Φ9.0mm δ1.0mm和Φ10.0mm δ1.5mm两种规格。采用内有磁棒的现有技术焊接这样的空管，可以勉强焊接，但是由于管腔内有待包芯的材料，占据了磁棒的空间，磁棒的安放就变为不可能，在这种情况下，采用现有技术只能整体烧断管子，无法有效焊接。基于此种情况开发了下列焊接技术，本发明有效的解决了这类钢管的高速焊接，实际生产速度可以达到30—60m/min。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的缺点，而提供一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置，该焊接装置具有焊接效率高，操作方便的优点，可以广泛应用于包芯线材的焊接中。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置，包括高频焊接机，所述高频焊接机由高频发生器和馈电装置组成，所述馈电装置包括感应圈和阻抗器，阻抗器的作用是加强高频电流的集肤效应和相邻效应，通常做成磁棒，捆装于耐热，绝缘的外壳里，内部通以水冷却，所述阻抗器位于待焊接厚壁管焊缝的上方，这是因为小直径厚壁管的内径较小，在管腔内安放待包芯的材料后，待包芯材料占据了磁棒的空间，在管腔内就没有空间来安放阻抗器也就是磁棒，所以为保证焊接的有效进行，就只能将阻抗器设于待焊接厚壁管焊缝的上方。
所述阻抗器包括集水盒，在所述集水盒的底面设有施感导体，施感导体也就是感应器，本产品使用的是一种磁感应传感器，磁感应传感器是一种将磁信号转换为电信号的装置，利用磁学量与其他物理量的变换关系，以磁场作为媒介，将其他非电物理量信号转换为电信号。在所述集水盒的底部设有聚磁作用的导磁体，所述集水盒中装有冷却导磁体的冷却介质，因为在高频电流下，导磁体还会发热，所以需要冷却介质来对导磁体进行冷却处理，以保证导磁体的性能和使用寿命。
所述施感导体为紫铜管，其外径为4.0mm—8.0mm，壁厚为0.3mm—1.0mm，有效施感长度为50mm—160mm，紫铜管质地坚硬，不易腐蚀，且耐高温、耐高压，可在多种环境中使用，在所述施感导体内填充有冷却介质，对施感导体进行冷却，保证了施感导体的性能稳定，同时也保证了施感导体的使用寿命。
所述导磁体为C型高频导磁体，其尺寸为开口10—16mm槽深6—15mm，高频导磁体适应的频率范围是15-2000KHZ，能够有效提高加热效率，使得焊接工作能够高效快速的进行，所述导磁体的形状为C型，与集水盒底部的形状相匹配，使得导磁体刚好插入到集水盒底部的凹槽内。
所述冷却介质为水或空气，冷却介质为空气也称为空气冷却法，空气冷却法是用降温后的冷空气作为冷却介质流经施感导体来吸取热量，冷却介质为水也称为水冷却法，水冷却法是通过低温水将需要冷却的施感导体冷却到指定温度的方法，水和空气是比较常见的冷却介质，广泛的应用在各个领域，而且环保无污染，冷却成本也很低。
所述施感导体为单根施感导体，因为单根施感导体就能够满足要求，而且多根施感导体制作安装较为困难，增加了操作的难度，所以只需要采用单根施感导体即可，这样安装方便。
所述集水盒为非金属材料制成，非金属材料是由非金属元素或化合物构成的材料，通常指以无机物为主体的玻璃、陶瓷、石墨、岩石以及以有机物为主体的木材、塑料、橡胶等一类材料，无金属光泽。是热和电的不良导体(碳除外)。非金属材料的密度较钢、铁、铜、铅等金属材料小得多，这样采用非金属材料制成的集水盒质量轻便，能够承受住高频焊接时的高温，具有良好的高温性能和低的热导率，在所述集水盒底面的内部设有凸台，便于插放导磁体，起到一个良好的定位的作用，在所述集水盒的底面设有凹槽，所述凹槽设于凸台的下方，在所述凹槽内设有施感导体，起到一个很好的定位作用。
与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
1、不用折边及扣缝工艺，直接进行高频无缝焊接，能够使用较厚的带材，增加了包芯线喂入炉内铁水的深度，大大提高了材料的收得率；
2、采用本发明申请的技术方案可以轻易解决小直径厚壁管进行高频无缝焊接的难题，可以广泛使用在所有小直径厚壁管的焊接；
3、采用本发明申请的技术方案而造出的小直径厚壁管，不会因遇到高温铁水而被马上融化，大大提高了材料的收得率，降低了生产成本，减轻了环境污染；
4、采用本发明申请的技术方案而造出的小直径厚壁管，在长期储存过程中，包芯线内完全不会进入空气，使得包芯线内的活跃物质不会跟空气接触，保证了活跃物质的活性，在炼钢加入时能有效地保证钢的质量；
5、在进行高频焊接的同时可以对包芯线进行挤压使其壁变厚，可以增加包芯线的喂入深度，也使得包芯线内的材料更加密实，排出残留的空气，保持材料的活性，因此，可以对小直径厚壁管进行焊接，大大降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的施感导体的形状示意图。
图3为本发明的施感导体与集水盒的位置示意图。
其中：1.冷却介质，2.导磁体，3.集水盒，4.施感导体，5.待焊管。
具体实施方式
下面通过非限定性的实施例并结合附图对本发明作进一步的说明：
图1-3给出了本发明的第一种实施方式：一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置，一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置，包括高频焊接机，所述高频焊接机由高频发生器和馈电装置组成，所述馈电装置包括感应圈和阻抗器，阻抗器的作用是加强高频电流的集肤效应和邻近效应，通常做成磁棒，捆装于耐热，绝缘的外壳里，内部通以水冷却，所述阻抗器位于待焊接厚壁管焊缝的上方，这是因为小直径厚壁管的内径较小，在管腔内安放待包芯的材料后，待包芯材料占据了磁棒的空间，在管腔内就没有空间来安放阻抗器也就是磁棒，所以为保证焊接的有效进行，就只能将阻抗器设于待焊接厚壁管焊缝的上方，上述高频发生器是现有的已知技术，此处不再细述。
所述阻抗器包括集水盒3，在所述集水盒3的底面设有施感导体4，施感导体4也就是感应器，本产品使用的是一种磁感应传感器，磁感应传感器是一种将磁信号转换为电信号的装置，利用磁学量与其他物理量的变换关系，以磁场作为媒介，将其他非电物理量信号转换为电信号。在所述集水盒3的底部设有聚磁作用的导磁体2，所述集水盒3中装有冷却导磁体2的冷却介质1，因为在高频电流下，导磁体2还会发热，所以需要冷却介质1来对导磁体2进行冷却处理，以保证导磁体2的性能和使用寿命。
所述施感导体4为紫铜管，其外径为4.0mm—8.0mm，壁厚为0.3mm—1.0mm，有效施感长度为50mm—160mm，紫铜管的规格可以根据实际需要在所述规格范围内选择，紫铜管质地坚硬，不易腐蚀，且耐高温、耐高压，可在多种环境中使用，在所述施感导体4内填充有冷却介质1，对施感导体4进行冷却，保证了施感导体4的性能稳定，同时也保证了施感导体4的使用寿命。
所述导磁体2为C型高频导磁体，其尺寸为开口10—16mm槽深6—15mm，这个尺寸规格与集水盒底部的规格相匹配，可以根据实际需要在此范围内做出适度的调整，高频导磁体适应的频率范围是15-2000KHZ，能够有效提高加热效率，使得焊接工作能够高效快速的进行，所述导磁体2的形状为C型，与集水盒3底部的形状相匹配，使得导磁体2刚好插入到集水盒4底部的凹槽内。
所述冷却介质1为水或空气，冷却介质1为空气也称为空气冷却法，空气冷却法是用降温后的冷空气作为冷却介质1流经施感导体4来吸取热量，冷却介质1为水也称为水冷却法，水冷却法是通过低温水将需要冷却的施感导体4冷却到指定温度的方法，水和空气是比较常见的冷却介质，广泛的应用在各个领域，而且环保无污染，冷却成本也很低。
所述施感导体4为单根施感导体，因为单根施感导体就能够满足要求，而且多根施感导体制作安装较为困难，增加了操作的难度，所以只需要采用单根施感导体即可，这样安装方便。
所述集水盒3为非金属材料制成，非金属材料是由非金属元素或化合物构成的材料，通常指以无机物为主体的玻璃、陶瓷、石墨、岩石以及以有机物为主体的木材、塑料、橡胶等一类材料，无金属光泽。是热和电的不良导体(碳除外)。非金属材料的密度较钢、铁、铜、铅等金属材料小得多，这样采用非金属材料制成的集水盒质量轻便，能够承受住高频焊接时的高温，具有良好的高温性能和低的热导率，在所述集水盒3底面的内部设有凸台，便于插放导磁体2，起到一个良好的定位的作用，在所述集水盒3的底面设有凹槽，所述凹槽设于凸台的下方，在所述凹槽内设有施感导体4，起到一个很好的定位作用。
图1-3给出了本发明的第二种实施方式：一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置，一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置，包括高频焊接机，所述高频焊接机由高频发生器和馈电装置组成，所述馈电装置包括感应圈和阻抗器，阻抗器的作用是加强高频电流的集肤效应和邻近效应，通常做成磁棒，捆装于耐热，绝缘的外壳里，内部通以水冷却，所述阻抗器位于待焊接厚壁管焊缝的上方，这是因为小直径厚壁管的内径较小，在管腔内安放待包芯的材料后，待包芯材料占据了磁棒的空间，在管腔内就没有空间来安放阻抗器也就是磁棒，所以为保证焊接的有效进行，就只能将阻抗器设于待焊接厚壁管焊缝的上方，上述高频发生器是现有的已知技术，此处不再细述。
所述阻抗器包括集水盒3，在所述集水盒3的底面设有施感导体4，施感导体4也就是感应器，本产品使用的是一种磁感应传感器，磁感应传感器是一种将磁信号转换为电信号的装置，利用磁学量与其他物理量的变换关系，以磁场作为媒介，将其他非电物理量信号转换为电信号。在所述集水盒3的底部设有聚磁作用的导磁体2，所述集水盒3中装有冷却导磁体2的冷却介质1，因为在高频电流下，导磁体2还会发热，所以需要冷却介质1来对导磁体2进行冷却处理，以保证导磁体2的性能和使用寿命。
图1-3给出了本发明的第三种实施方式：一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置，一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置，包括高频焊接机，所述高频焊接机由高频发生器和馈电装置组成，所述馈电装置包括感应圈和阻抗器，阻抗器的作用是加强高频电流的集肤效应和邻近效应，通常做成磁棒，捆装于耐热，绝缘的外壳里，内部通以水冷却，所述阻抗器位于待焊接厚壁管焊缝的上方，这是因为小直径厚壁管的内径较小，在管腔内安放待包芯的材料后，待包芯材料占据了磁棒的空间，在管腔内就没有空间来安放阻抗器也就是磁棒，所以为保证焊接的有效进行，就只能将阻抗器设于待焊接厚壁管焊缝的上方，上述高频发生器是现有的已知技术，此处不再细述。
所述阻抗器包括集水盒3，在所述集水盒3的底面设有施感导体4，施感导体4也就是感应器，本产品使用的是一种磁感应传感器，磁感应传感器是一种将磁信号转换为电信号的装置，利用磁学量与其他物理量的变换关系，以磁场作为媒介，将其他非电物理量信号转换为电信号。在所述集水盒3的底部设有聚磁作用的导磁体2，所述集水盒3中装有冷却导磁体2的冷却介质1，因为在高频电流下，导磁体2还会发热，所以需要冷却介质1来对导磁体2进行冷却处理，以保证导磁体2的性能和使用寿命。
所述施感导体4为紫铜管，其外径为4.0mm—8.0mm，壁厚为0.3mm—1.0mm，有效施感长度为50mm—160mm，紫铜管的规格可以根据实际需要在所述规格范围内选择，紫铜管质地坚硬，不易腐蚀，且耐高温、耐高压，可在多种环境中使用，在所述施感导体4内填充有冷却介质1，对施感导体4进行冷却，保证了施感导体4的性能稳定，同时也保证了施感导体4的使用寿命。
图1-3给出了本发明的第四种实施方式：一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置，一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置，包括高频焊接机，所述高频焊接机由高频发生器和馈电装置组成，所述馈电装置包括感应圈和阻抗器，阻抗器的作用是加强高频电流的集肤效应和邻近效应，通常做成磁棒，捆装于耐热，绝缘的外壳里，内部通以水冷却，所述阻抗器位于待焊接厚壁管焊缝的上方，这是因为小直径厚壁管的内径较小，在管腔内安放待包芯的材料后，待包芯材料占据了磁棒的空间，在管腔内就没有空间来安放阻抗器也就是磁棒，所以为保证焊接的有效进行，就只能将阻抗器设于待焊接厚壁管焊缝的上方，上述高频发生器是现有的已知技术，此处不再细述。
所述阻抗器包括集水盒3，在所述集水盒3的底面设有施感导体4，施感导体4也就是感应器，本产品使用的是一种磁感应传感器，磁感应传感器是一种将磁信号转换为电信号的装置，利用磁学量与其他物理量的变换关系，以磁场作为媒介，将其他非电物理量信号转换为电信号。在所述集水盒3的底部设有聚磁作用的导磁体2，所述集水盒3中装有冷却导磁体2的冷却介质1，因为在高频电流下，导磁体2还会发热，所以需要冷却介质1来对导磁体2进行冷却处理，以保证导磁体2的性能和使用寿命。
所述施感导体4为紫铜管，其外径为4.0mm—8.0mm，壁厚为0.3mm—1.0mm，有效施感长度为50mm—160mm，紫铜管的规格可以根据实际需要在所述规格范围内选择，紫铜管质地坚硬，不易腐蚀，且耐高温、耐高压，可在多种环境中使用，在所述施感导体4内填充有冷却介质1，对施感导体4进行冷却，保证了施感导体4的性能稳定，同时也保证了施感导体4的使用寿命。
所述导磁体2为C型高频导磁体，其尺寸为开口10—16mm槽深6—15mm，这个尺寸规格与集水盒底部的规格相匹配，可以根据实际需要在此范围内做出适度的调整，高频导磁体适应的频率范围是15-2000KHZ，能够有效提高加热效率，使得焊接工作能够高效快速的进行，所述导磁体2的形状为C型，与集水盒3底部的形状相匹配，使得导磁体2刚好插入到集水盒4底部的凹槽内。
所述冷却介质1为水或空气，冷却介质1为空气也称为空气冷却法，空气冷却法是用降温后的冷空气作为冷却介质1流经施感导体4来吸取热量，冷却介质1为水也称为水冷却法，水冷却法是通过低温水将需要冷却的施感导体4冷却到指定温度的方法，水和空气是比较常见的冷却介质，广泛的应用在各个领域，而且环保无污染，冷却成本也很低。
所述施感导体4为单根施感导体，因为单根施感导体就能够满足要求，而且多根施感导体制作安装较为困难，增加了操作的难度，所以只需要采用单根施感导体即可，这样安装方便。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于小直径厚壁管的高频焊接装置，包括高频焊接机，所述高频焊接机由高频发生器和馈电装置组成，所述馈电装置包括感应圈和阻抗器，其特征在于：所述阻抗器位于待焊接厚壁管焊缝的上方。
2.根据权利要求1所述的用于小直径厚壁管的高频焊接装置，其特征在于：所述阻抗器包括集水盒，在所述集水盒的底面设有施感导体，在所述集水盒的底部设有聚磁作用的导磁体，所述集水盒中装有冷却导磁体的冷却介质。
3.根据权利要求2所述的用于小直径厚壁管的高频焊接装置，其特征在于：所述施感导体为紫铜管，其外径为4.0mm—8.0mm，壁厚为0.3mm—1.0mm，有效施感长度为50mm—160mm，在所述施感导体内填充有冷却介质。
4.根据权利要求2或3所述的用于小直径厚壁管的高频焊接装置，其特征在于：所述导磁体为C型高频导磁体，其尺寸为开口10—16mm槽深6—15mm。
5.根据权利要求2或3所述的用于小直径厚壁管的高频焊接装置，其特征在于：所述冷却介质为水或空气。
6.根据权利要求2或3所述的用于小直径厚壁管的高频焊接装置，其特征在于：所述施感导体为单根施感导体。
7.根据权利要求2或3所述的用于小直径厚壁管的高频焊接装置，其特征在于：所述集水盒为非金属材料制成。
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