复合热源自动螺柱焊工艺研究+文献综述(2)
我国对螺柱焊接技术的研究相对较晚，近十年才开始商业化生产，随着我国制造
业日趋旺盛，螺柱焊接技术被越来越多的国内企业推广使用[3]
。
普通电弧螺柱焊时除了要求工件焊接处洁净、工件焊接性良好外，焊接处工
件厚度应达到焊钉直径的1/3以上，这样可以保证焊缝抗拉强度高于焊钉自身的
抗拉强度[4]
。在强度不作主要指标的部位，工件厚度可减小到焊钉直径的l/5。但
当工件是一个厚大件时，虽然能满足厚度要求，但也给焊接带来了问题：工件大，
螺柱小，焊接时瞬间加热，易造成未熔合、成形不良等缺陷，且易出现脆性组织，
产生焊接冷裂纹缺陷。故试验设计采用复合热源螺柱焊工艺方法进行焊接试验，
试图通过感应加热的方法实现焊前预热，克服传统焊接方法焊接过程中存在的焊
接缺陷，避免或尽量减小焊后焊接接头的冷裂，同时依靠机器人编程自动化焊接
解决定位困难等问题，并提高焊接生产效率。
1.2 国内外螺柱焊研究概况及发展趋势
1.3 感应加热技术概论
1.3.1 感应加热技术的性能、原理及特点
在焊接技术发展中，感应焊接作为一个分支，也得到了比较广泛的应用。感
应热源是感应电源对输入电进行处理，通过提高电压、提高频率，再降低电压，
输出高频低压电，在感应电源内部进行一系列的变化处理，最后通过感应加热器，
使电流形成环路的[30-31]
。感应加热所遵循的主要原理是：电磁感应、集肤效应、
热传导。为了将金属工件加热到一定的温度，要求工件中的感应电流尽可能大，
增加感应线圈中的电流，可以增加金属工件中的交变磁通，进而增加工件中的感
应电流，现代感应加热设备中，感应线圈中的电流最大可以达到几千甚至上万安
培。增加工件中感应电流的另一个有效途径是提高感应线圈中电流的频率，由于
工件中的感应电势正比于交变磁通的变化率，感应线圈中电流的频率越高，磁通
的变化就越快，感应电势就越大，工件中的感应电流越大。
对同样的加热效果，频率越高，感应线圈中的电流就可以小一些，可以减少
线圈中的功率损耗，提高设备电效率[31-34]
。
根据初级线圈中电流的变化，可以在邻近的闭合次级线圈中产生感应电流的
现象，这是法拉第创立的感应加热的概念对金属工件的感应加热，其工作原理是
在被加热金属工件外绕上一组感应线圈。当线圈中流过某一频率的交流电流时就
会产生相同频率的交变磁通，交变磁通又在金属工件中产生感应电势，从而产生
感应电流(涡流)，产生热量，实现对工件的加热。感应加热方式是通过感应线圈
把电能传递给被加热的金属工件，然后电能再在金属工件内部转化为热能，感应
线圈与金属工件并非直接接触，能量是通过电磁感应传递的，因而我们把这种加
热方式称为感应加热。涡流功率的表达式：
一为铁芯材料的电阻系数．f一交变电流的频率 m B
一工作时铁芯中最大的磁感应强度 V
一所用铁芯材料的体积
所以，涡流功率与电流频率的平方成正比，频率越高，功率越大。
1.3.2 感应加热技术国内外发展状况
感应加热技术的发展，主要依托感应加热理论和感应加热设备的发展。感应
加热技术是一种先进的加热技术，目前在这方面研究主要致力于加热电源的研究，
而对电磁场和温度场的研究比较少，在对感应器的感应线圈的设计上通常采用经
下一篇：铝合金螺旋管双丝焊接工艺技术研究