Высокочастотная сварка — это разновидность сварки, при которой для нагрева металла используются ТВЧ. Работы над этими способами впервые были начаты в нашей стране во второй половине 40-х гг. под руководством В. П. Вологдина и А. В. Улитовского.

Особенность высокочастотного нагрева состоит в неравномерном распределении тока по сечению детали вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости.

При нагреве ТВЧ металлы помещают в высокочастотное магнит­ное поле, созданное током, протекающим по индуктору. Под дей­ствием магнитного поля в металле индуктируется электродви­жущая сила, которая вызывает появление в нем высокочастотного тока. По сечению детали этот ток распределяется неравномерно. В поверхностных слоях плотность его наибольшая. Изменение плот­ности тока от центра проводника к его поверхности происходит постепенно (по экспоненциальному закону)

/х = /е-*/Д,

где /ж — среднеквадратичное значение плотности тока на расстоя­нии х от поверхности провода; /— среднеквадратичное значение плотности тока на поверхности проводника; Д — глубина проник­новения (расстояние от поверхности проводника по направлению к его центру), на которой плотность тока убывает в е раз по сравне­нию с плотностью тока на его поверхности.

Поверхностный эффект усиливается эффектом близости. Сущность этого эффекта заключается в следующем: если вблизи проводника с переменным током поместить другой проводник с током противо­положного направления, то токи будут стремиться пройти по по­верхностям проводников, обращенным друг к другу.

Используя эти эффекты, можно нагреть поперечный или про­дольный стык трубы (рис. 182). После достижения необходимой температуры детали сжимаются и образуется сварное соединение в пластическом состоянии.

Большое распространение получила высокочастотная сварка с автоконцентрацией тока на свариваемых кромках (рис. 183). При этом способе к сходящимся кромкам движущиеся детали по V-об - разному контуру подводится ТВЧ (рис. 183, а). Вследствие эффекта близости он концентрируется по свариваемым кромкам, причем наибольшая плотность тока возникает в месте схождения кромок, где металл прогревается па небольшую глубину. Последующее сдавливание обеспечивает развитие пластических деформаций и об­разование сварного соединения.

Более совершенным считают бесконтактный индукционный подвоя тока (рис. 183, б). Однако при таком способе путь сварочного тот а по сравнению с контактным подводом тока удлиняется, так кай возбужденные токи проходят большой путь по телу трубной заго­товки. Это приводит к дополнительным потерям. При сварке труб больших диаметров индуктор размещают внутри трубы (рис. 183, в).

Для высокочастотной сварки в зависимости от толщины и раз­меров свариваемых деталей применяют частоты до 440 кГц. Поверх­ностный эффект близости проявляется сильнее с увеличением ча­стоты тока. Такой высококонцентрированнын нагрев позволяет по­лучить сварные соединения с небольшой зоной термического влия­ния: в пределах 0,1—0,15 мм.

Основные преимущества сварки с нагревом ТВЧ заключаются в высокой производительности и стабильности процесса, его меха­низации и автоматизации. Этим спо­собом можно сваривать трубы из различных металлов, в том числе и металлов с высокой электропровод­ностью.

Скорость сварки труб с нагре­вом ТВЧ намного превышает ско­рости, достигнутые при дуговой II контактной сварке. Сваркой с на­гревом ТВЧ сваривают трубы с пря­мым И Спиральным ШВОМ, привари - Рис. 184. Схема сварки труб враша - вают ребра к листу или трубе, юшсйся дугой

Разработаны способы сварки швов внахлестку и с раздавливанием кромок. Предстоит освоение сварки балок таврового сечения.

Сварка вращающейся дугой. Вращающаяся дуга нагревает по­верхности деталей, подготовляя их к пластической деформации, в результате которой и образуется сварное соединение в твердом состоянии.

Для вращения дуги создается вращающееся магнитное поле. Для этого на соединяемые детали 1 (рис. 184) надевают две намагни­чивающие катушки 2, магнитодвижущие силы которых противо­положны (показано стрелками). В результате противодействия кату­шек создается радиальный магнитный поток в зазоре между трубами. Электрическая дуга 3, возбуждаемая между торцами деталей, под действием электромагнитных сил поля вращается по торцовой поверхности труб со скоростью несколько десятков метров в секунду. Торцовая поверхность нагревается вплоть до поверхностного рас­плавления. В завершающей стадии электрическая дуга выключается и происходит осадка. Способ в основном применяют для стыковой сварки труб. Возможен нагрев вращающейся дугой прямолинейных участков при возвратно-поступательном движении дуги, а также перемещении ее по более сложному профилю.