Nguyên lý hàn ống thép hàn tần số cao: tác dụng hiệp đồng giữa hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng lân cận
Nguyên lý hàn của ống thép hàn tần số cao chủ yếu dựa trên hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng lân cận của dòng điện tần số cao. Hiệu ứng da có nghĩa là khi dòng điện tần số cao đi qua một dây dẫn kim loại, do cảm ứng điện từ nên mật độ dòng điện chủ yếu tập trung trên bề mặt dây dẫn, còn mật độ dòng điện bên trong dây dẫn nhỏ. Hiệu ứng này cho phép năng lượng điện tần số cao tập trung vào bề mặt của mối hàn, do đó làm nóng nhanh khu vực hàn. Cường độ tác dụng lên da tỷ lệ thuận với tần số hiện tại. Tần số càng cao thì nồng độ dòng điện trên bề mặt dây dẫn càng cao. Vì vậy, hàn tần số cao thường sử dụng dòng điện có tần số trên 300kHz để đạt được hiệu quả làm nóng khu vực hàn.
Hiệu ứng tiệm cận có nghĩa là khi dòng điện tần số cao chạy ngược chiều trong hai dây dẫn liền kề, do sự tương tác của từ trường nên dòng điện sẽ tập trung vào dòng điện ở cạnh của hai dây dẫn liền kề. Hiệu ứng này có thể kiểm soát hơn nữa đường dòng chảy của dòng điện tần số cao, làm cho nó tập trung hơn ở khu vực hàn, do đó cải thiện hiệu quả và chất lượng hàn. Trong quá trình hàn tần số cao, hiệu ứng lân cận rất hữu ích để giảm tổn thất năng lượng, đảm bảo đủ nhiệt lượng đầu vào khu vực hàn và nhận ra sự gia nhiệt nhanh chóng và đồng đều.
Trong quá trình hàn tần số cao, dòng điện tần số cao được đưa vào phôi thông qua cuộn dây cảm ứng hoặc điện cực tiếp xúc, tạo ra nhiệt để làm nóng chảy cục bộ kim loại. Cuộn dây cảm ứng là thiết bị chuyển đổi dòng điện tần số cao thành năng lượng cảm ứng điện từ. Nó tạo ra một từ trường xen kẽ xung quanh phôi, gây ra dòng điện xoáy bên trong phôi, do đó làm nóng kim loại. Điện cực tiếp xúc tiếp xúc trực tiếp với phôi, đưa dòng điện tần số cao vào phôi và làm nóng kim loại thông qua hiệu ứng nhiệt của điện trở. Hai phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Hàn cảm ứng phù hợp với phôi dày hơn, trong khi hàn tiếp xúc phù hợp với phôi mỏng hơn.
Sau đó, bằng cách tạo áp suất, kim loại nóng chảy được làm nguội để tạo thành mối hàn chắc chắn. Trong quá trình hàn, áp suất và thời gian hàn có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng mối hàn. Áp suất thích hợp có thể đảm bảo rằng kim loại nóng chảy chảy và nung chảy hoàn toàn để tạo thành mối hàn dày đặc, trong khi áp suất quá cao có thể dẫn đến biến dạng hoặc khuyết tật của mối hàn. Hàn tần số cao có ưu điểm là tốc độ gia nhiệt nhanh, vùng chịu ảnh hưởng nhiệt nhỏ và chất lượng mối hàn cao. Các tính chất cơ học và hiệu suất bịt kín của mối hàn rất tuyệt vời, có thể đáp ứng các yêu cầu của các dự án khác nhau về hiệu suất đường ống.
