جوش کاری فرکانس بالا

جوش کاری فرکانس بالا یکی از انواع روش های جوش کاری مقاومتی میباشد که در آن انرژی گرمایی توسط مقاومت در برابر جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی تامین می شود. در این روش جریان الکتریکی متناوب و با فرکانس بالا می باشد. این نوع جوش امکان اتصال بخش گستردهای از فلزات و حتی مواد دیگر مانند پلاستیک و…. رافراهم می کند. در زیر نمونه ای از این نوع جوش اورده شده است تا علاوه بر اشنایی با پارامتر های مهم در جوش کاری فرکانس بالا با یک روش کاربردی ازاین نوع جوشکاری نیز اشنا شویم.

شکل 1- جوش دهنده ی الترا سونیک(فرا صوتی) یکی از روش های ایجاد کردن گرما استفاده از مقاومت جسم در برابر فرکانس های فرا صوتی

جوشکاری فرکانس بالا در تولید لوله های باز tube high frequency welding in open

جوش دهنده های سطح جامد می توانند با hz60 فرکانس های بالا ایجاد کنند. این جوش دهنده ها با راندمان 90% با تجهیزات لوله ی خلا با ماکزیمم راندمان 65% مقایسه شده است. بهبودی طراحی جوش دهنده در بهترین حالت تا 5% راندمان را افزایش می دهد.

در مقابل راندمان پروسه کمتر از 20% است بنابراین افزایش راندمان می تواند راندمان پروسه را به طور چشم گیری افزایش دهد.

اگر مقدار واقعی انرژی برای جوش 1.5 mm ضخامت لب به لب فولاد را در طول 100 متر در هر دقیقه آن کمتر از kw 0 2 خواهد شد. در صورتی که در هر نوع جوش کاری القایی شناخته شده این مقدار انرژی برابر kw 100 خواهد شد.

5/4 انرژی تولید شده توسط جوش دهنده از طریق گرم کردن مناطق غیر ضروری هدر می رود. بیشترین میزان هدر رفتن انرژی در پیچه, مانع و ریل های جوش و ماشین نگهدارنده ی لوله اتاق می افتد.

شکل2 جوشکاری لوله باز به روش فرکانس بالا

راه های کم کردن اتلاف انرژی نصب صحیح پیچه, مانع و ماشین لوله گیر است. جوش کاری لوله با فرکانس بالا یکی از رایج ترین پروسه های جوشکاری است.این روش حتی بدون وجود اطمینان از نصب صحیح تجهیزات می تواند اقتصادی باشد البته نصب صحیح تجهیزات می تواند در هزنه های مصرف انرژی صرفه جویی کند. در بسیاری از موارد مصرف انرژی میتواند تا 50% به وسیله ی یک پروسه ی جوش کاری مناسب کاهش یابد.

تئوری فرکانس بالا (high frequency theory)

جوشکاری فرکانس بالا یکی از انواع جوش کاری مقاومتی الکتریکی است (ERW). ولتاژ به کار گرفته شده در این روش به دو صورت تماسی (HF contact ) القایی (HF induction ) به کار گرفته می شود.این ولتاژ در عرض لبه های باز لوله در نقاط پیش از نوک منطقه ی “وی” شکل اعمال می شود.

(شکل3 مقایسه ی نوع تماسی و القایی)

این ولتاژ جریانی ایجاد می کند که در طی لبه ها جایی که نقاط دو لبه به هم می رسند شارش پیدا می کند وبه سرعت گرمای زیادی را ایجاد می کند.

چرخ های جوش (weld rolls ) با فشارزیاد, دو لبه ی گرم شده رابه هم می فشارد. وبا لغزش لوله در چرخ های جوش لبه ها مانند یک انتتشار زنجیر وار به هم متصل می شوند.

این فشار, فلز ذوب شده و الودگی های سطحی را از محل اتصال پاک می کند.

این نوع جوش یکی از مستحکم ترین ساختارهای جوشی ممکن می باشد.

تنها تفاوت موجود بین جوشکاری فرکانس بالای برخوردی و جوشکاری فرکانس بالای القایی این است که در نوع برخوردی, ولتاژ مستقیما به لبه های شکاف, به وسیله ی لغزش در تماس ها اعمال می شود در صورتیکه در نوع القایی ولتاژ به وسیله ی یک جریان القایی محاطی ناشی از پیچه القا می شود.

هر دو روش مزایا و معایبی دارند ولی به طور کلی در جوش القایی قطعه صاف تر, با جوش بیشتر ولی با راندمان و ارزش پایینتر تولید میشود. در شکل دو نوع تماسی و القایی نشان داده شده است.

چرا فرکانس بالا انتخاب می شود؟

اگر ما فرکانسhz 60 را به کار ببریم, نیرو به هر دو لبه های اتصال(محل های اتصال) همانند شکل(a 1 )اعمال می شود وبیشترین جریان در سطح بیرونی لوله شارش می یابد و کل لوله را گرم می کند.

جریان همیشه در جایی که مقاومت ظاهری( impedance ) کمتری داشته باشد جاری میشود.{نه حتما مقومت اصلی( resistance)}

مقاومت اصلی و مقاومت ظاهری در جریان DC و یاجریان AC با فر کانس پایین خیلی شبیه هم هستند. توضیح فنی این که در فرکانس پایین مقاومت ظاهری به وسیله ی اجزای مقاومتی خود حکفرما می گردد. وقتی فرکانس افزایش پیدا کرد ; میدان مغناطسی حاصل از جریان رفت و برگشتی; تغییر می کند و واکنش القایی, فاکتور اصلی در تعیین مقاومت ظاهری می شود.

راه های اصلی جریان دردو راه در طول شکاف لبه ها ;{ از ابتدای شکاف به سمت نوک v} می باشد و یک راه فرعی جریان هم در اطراف محیط دایره ی لوله وجود دارد که به عنوان القا کننده رفتار می کند.

القا با فرکانس نسبت مستقیم دارد. به هر حال اثر فرکانس روی جریان گذرنده از پیچه بسیار مسلم است.

دلیل دیگر استفاده از فرکانس بالاتر این است که در مورد جوش القایی کوچک نگه داشتن اندازه ی پیچه مطلوب است.شکل پیچه و لوله دقیقا” مثل یک مبدل(transformer ) است. پیچه وزش ابتدایی را ایجاد می کند و لوله یک چرخش ثانویه را ایجاد می کند.

مقدار نیرویی که می تواند در یک مبدل ایجاد شود به پایداری جریان مغناطیسی و سرعتی که درجریان مغناطیسی تغییر ایجاد می شود(به خاطراعمال فرکا نس) بستگی دارد.

با وجود فرکانس بالاتر جریان مغناطیسی پایین تری نیاز است. کم شدن جریان مغناطیسی باعث کم شدن تعداد دور وجریان در پیچه می شود.

اگر جوش لوله در فرکانس hz60 ممکن باشد,انجام این کار نیاز به صد ها دور سیم در پیچه و همچنین عبور هزاران امپراز ان دارد اما یک پیجه ی جوش کاری معمو لی 1 تا 3 دور گردش دارد وحداکثر چند صد امپر را حمل می کند.

فرکانس های بالاتر همچنین روی جریان عبوری در v اثر می گذارند. با افزایش فرکانس ; جریان به لبه های شکاف مترکزتر می شود.

اثر پوسته ای (skin effect) است که باعث میشود جریان روی سطح راه نما ها جاری شود(مطابق شکل 4).

اثار مجاورتی است که(proximity effect ) باعث میشود جریان روی راهنما های مجاور; بر روی صفحات مجاور متمرکز شود(مطابق شکل 5)

هر دو این اثار از تداخل یا واکنش بین میدان های مغناطیسی مرتبط با شارش جریاندر پیچه ناشی می شوند.

ترکیب این دو اثرباعث گرم شدن مقدار فلز کمتر ; استفاده از جریان کمتر ودر نتیجه افزایش راندمان جوش می شود.

آثار پوسته ای skin effect

در فرکانس های از 50 تا 60 هرتز; شارش جریان های الکتریکی نسبت” به طور یکنواخت- در طی یک مقطع عرضی- از بیشترین راهنما ها عبور می کند ; فقط زمانیکه قطر راهنما ها (conductor diameter) به 12 اینچ(300mm ) افزایش مییابد; بیشتر از هر اثر; اثر پوسته ای قابل توجه است.

در فرکانس های حدود 1000 هرتز بیشترین جریان در طی (5mm )(.8″ ) جاری می شود .حتما” اگر فرکانس باز هم افزایش پیدا کند مثلا به 400 khz برسد اکثریت جریان در محدوده ی (.75mm ) (.03″ ) ریزش می یابد

شکل های نشان داده شده برای فولاد فریتی زیر دمای پیچش (curie temperature ) می باشد. اثار پوسته ای با کم کردن مقدار فلز گرم شده راندمان جوش را افزایش می دهند.

اثار مجاورتی proximity effect

جریان عبوری از سیم, میدان مغناطیسی حول سیم ایجاد می کند که از سطح سیم شروع میشود و تا بینهایت ادامه می یابد.و با نسبت عکس مجذورفاصله از سیم کاهش پیدا می کند .اگر سیم دو لایه باشد(دوباره برگردد,مانند بسیاری سیم های مورد استفاده در وسایل برقی) میدان مغناطیسی مجددی تولید می شود. تداخل میدان های مغناطیسی نیرو به قطعات سیم وارد می کند.(می خواهد سیم ها را از هم جدا کند)

اگر سیم ها ثابت شده باشند, میدان های مغناطیسی تغییر شکل پیدا می کنند. همان طور که نشان داده شده است در فضای بین سیم ها فشرده می شوند. این امر باعث متمرکز شدن جریان روی صفحات کناری می شود و این همان اثر مجاورتی است.

اثار مجاورتی از طریق تمرکز جریان در صفحاتی که می بایست گرم شوند, راندمان جوش را افزایش میدهند.

عمل جوش دهنده ی کار امد Efficient welder operation

یکی از اولین دلایل پایین بودن راندمان, نادرست بودن موقعیت پیچه و مانع است.وقتی ولتاژ در عرض لبه های شکاف اعمال می شود جریان در دو راه اصلی جاری می شود. جریانی که در طول شکا ف تا لبه ی v جاری می شود دمای شکاف را تا دمای مورد نیاز جوش افزایش می دهد.جریان فرعی در محیط داخلی لوله جاری شده و کل لوله را گرم می کند و در جوشکاری دخالتی ندارد.

در جوش القایی مجموع این جریان ها در سطح بیرونی لوله شارش می یابد و بدین طریق مدار گردش جریان کامل می شود. باید توجه داشت که هر جریانی که ازسطح داخلی لوله می گذرد از سطح بیرونی ان باز می گردد ودو برابر هدر رفتن انرژی را نتیجه می دهد.

انرژی تولیدی متناسب با مجذور جریان می باشد. کوچک ترین افزایشی در جریان , افزایش زیادی در انرژی ایجاد می کند. 2

(انرژی=مقاومت×مجذور شدت جریان×زمان) t] [E=RI

مقدار جریانی که در طول ((v و در محیط درونی لوله شارش می یابد به مقاومت ظاهری این دو راه بستگی دارد .(شکل 6)

کوچکی (v ) از لحاظ طولی و کم بودن زاویه آن, مقاومت را تغییر می دهد. همچنین بلند بودن (v ) زمان بیشتری را برای گرم کردن طول لبه ها ایجاب می کند. بنابراین اتلاف انرژی افزایش می یابد. باید توجه داشت اندازه (v )خیلی بیشتر از فرکانس جوش دهنده در افزایش عرض منطقهhaz))(heat affected zone) موثر است.

کوچک تر کردن پیچه و افزایش قطر لوله هر دو باعث افزایش مقاومت ظاهری لوله می شود. مقاومت ظاهری (I.D) با قرار گرفتن یک مانع(سلف (impeder در داخل لوله می تواند افزایش بسیاری یابد.

مقاومت ظاهری در جایی که بیشترین جریان در (v) شارش پیدا می کند رشد می یابد. به خاطر فضای محدود قرار دادن مانع در لوله های با قطر کوچک انجام پذیر نیست.

بنابراین در طراحی (I.D) و تجهیزات ممکن است طوری معرفی شوند فضای خالی برای فریت که مهم ترین جزء مانع است به صورت دیگری اده شود

اماده سازی لبه ها edge presentation

 اگر لبه های شکاف به صورت موازی آماده نشده باشند و یا اگر آنها به صورت گوشه دار ویا نوک تیز و یا نا منظم قرار داشته باشند ; آن گاه در حال عبور از ریل باله (fin pass ) کاملا” تخت و هموار در نمی آیند ; راندمان تحت تاثیر قرار می گیرد; زیرا قبل از آنکه جوش دیواره به دیواره شکل گیرد; مجموع فلز بیشتری باید گرم شود. وضعیت بد لبه ها ;همچنین باعث پراکنده شدن زیاد مواد مذاب و در نتیجه ایجاد یک حالت بسیار نا منظم جوش به صورت دندانه دندانه می شود.این حالت باید سریعا” اصلاح شود وگرنه جزو عیوب جوش محسوب می شود. (شکل 5) شکل صحیح لبه ها و شکل گیری جوش را نشان می دهد.

یک وضعیت معمول آنست که گوشه های داخلی شکاف قبل از گوشه های خارجی به هم می رسند که در شکل 7 (a,b,c )نشان داده شده است. این امر به این علت اتفاق می افتد که هر دو سطح بالایی و پایینی دایره ی لوله, پیش از گرد شدن صاف بوده اند و دارای عرض مساوی بوده اند ; و اکنون که به شکل لوله در آمده سطح داخلی تحت فشار و سطح داخلی تحت کشش قرار مگیرند تا به صورت موازی قرار بگیرند. معمولا در کار ها هم فشار و هم کشش و رخ می دهد و بیشتراین امر در ریل باله(fin pass) اتفاق می افتد. اگر چرخ های جوش فرسوده باشند یا به صورت نادرستی نصب شده باشند لبه ها به صورت نادرست شکل خواهند گرفت.

زمانیکه گوشه های داخلی ابتدا به هم می رسند ; این امر باعث ایجاد یک گرمای زیاد می شودو گوشه های داخلی سریعا” ذوب می گردد و ناهمواری را در سطح لوله نتیجه می دهد. به منظور جوشکاری در تمام ضخامت لوله انرژی جوش بیشتری نیازست.

گذرگاه باله ی پیشینی last fine pass

 این قسمت وظیفه ی شکل دهی اولیه ی صفحه به لوله را بر عهده دارد و چون جایگاه ان قبل از منطقه ی جوش است به ان گذرگاه باله ی پیشینی می گویند.وبه طور کلی انتظارات زیر را میبا یست فراهم کند.

• اماده کردن لبه ها به صورت موازی
  
• اماده کردن ابتدایی صفحه به شکل لوله
  
• تنظیم زاویه ی V
  
• هماهنگ بودن با چرخ های جوش
  
• قابلیت سنگ زنی داشتن
  

در شکل ذیل به صورت شماتیک طراحی یک گذر گاه باله در یک ماشین لوله گیر نشان داده شده است.

(شکل8 طراحیast fin pass)

چرخ های جوشweld rolls

به طور کلی وظیفه یچرخ های جوش نگه داشتن لوله به هنگام جوش و همچنین لغزاندن لوله و ادامه دار کردن جوش است.چرخ های جوش به صورت دو یا سه تایی استفاده میشوند که نوع سه چرخه کارایی بیشتری دارد.در شکل جوشکاری به کمک چرخهای سه تایی نشان داده شده است.

(شکل 9 جوشکاری به کمک جرخ جوش سه تایی)

   زاویه وی VEE length & angle

از لحاظ راندمان بالا, بمنظور کم کردن رسانایی v باید تا حد ممکن کوچک باشد.

در عمل فاکتور های دیگری نیز می بایست مد نطر قرار گیرند. در خیلی از نصب کردن ها

اندازه لوله با توجه به اندازه چرخ جوش طراحی می شود. طراحی های جعبه های جوش باتوجه به استفاده ی آنها در جوشکاری فرکانش پایین انجام می گیرد.

چرخ های کناری اگر خیلی بزرگ با شند, پیچه را از محل مطلوبش به طرف نوک V شکل هل می دهند.

چرخ های کوچک جوش کاری معمولا با راندمان تراند. اما ممکن است نیاز به فرکانس بیشتر و همچنین زودتر تعویض شدن تجهیزات داشته باشند

. ضخامت جداره ی لوله روی ارتفاع V تاثیر می گذارد. فرکانس بالا ابتدا گوشه های شکاف را گرم می کندو این دلیلی برای (hourglass)شدن شکل منطقه ی( (haz می باشد.

اگر V خیلی کوتاه باشد دما درعرض لبه های شکاف بصورت ناپیوسته انتشار می یابد که به یک جوش ناکامل منجر می شود یا با فوق گرم کردن گوشه ها و حتی دکربوریزه کردن(decarburization) بعضی فولاد ها نمود پیدا می کند.

چگونه ارتفاع V را تعیین کنیم ؟؟

در بسیاری از موارد انداره گیری ارتفاع, از انتهای خروجی پیچه تا نوک v صورت می گیرد که کاملا” غلظ است. یک متد واقعی تر, اندازه گیری از وسط پیچه تا نوک v است. با

استفاده از این مدل طول v باید تقریبا بین 1.2 تا 1 برابر قطر لوله باشد این امر می تواند در مورد قطرهای بزرگ یا لوله با دیواره های نازک صادق باشد و معمولا” در مورد اندازه های زیر mm 25 با توجه به محدودیت های مکانیکی اعمال فشار به سیله چرخهای جوشکاری, افزایش می یابد

جالب توجه است که بدانیم با افزایش طولv , جریان مغنتطیسی بیشتری بوسیله هرمانع حمل می شود.

درمورد لوله های کوچک که در بسیاری از ان ها اندازه ی مانع با توجه به فضای داخل لوله محدود شده است ,اندازه یv به نقش مانع بستگی دارد.

این روش جوش, جوش القایی فرکانس بالا, حتی با محدودیت های موجود برای کوچک ترین اندازه ی لوله هم می تواند یک روش اقتصادی باشد.

جایکاه فریت و اندازه اش ferrite position & length

فریت در یک مانع باید به نحوی قرار گیرد که درست در کنار نقطه جوش باشد ; بدین سان با حرکت لوله نقاط جوش به آرامی شکل می گیرند. مکان فریت به نحوی است که انتهای ان در خط مرکزی چرخ جوش قرار گیرد.

طول فریت(f ) باید 2 تا 4 برابر با طول (v) باشد. فاصله از خط مرکزی چرخ جوش(weld roll centerline) تا خط مرکزی گذرگاه باله(last fin pass) حداقل می با یست 25% بزرگتر از طول فریت باشد. اگر فریت قرار باشد تا گذرگاه باله امتداد یابد یک راه جریان اضافی به وجود میاید به قسمی که بخشی از جریان به انتهای مدخل دستگاه ودر باله باز میگردد. این امر قوس(pre-arcing) پدید اورده و باعث تلف شدن انرژی می گردد.

جایگاه پیچه اندازه ی انcoil position & length

قطر لوله باید برای رفع موانع کار بین بیرون لوله ودرون پیچه منطقی باشد.

برای تولید لوله از 2 تا 6 اینچ, پیچه به طور معمول در حدود 25% بزرگتر از اندازه ی لوله است.این درصد برای تولید لوله های کمتر از 2 اینچ و بیشتر از 6 اینچ باید افزایش یابد.

ازنقطه نظر الکتریکی خالص , ماکزیمم راندمان پیچه زمانی اتفاق میافتد که قطر پیچه با طول ان برابر باشد. در مورد جوش القایی برابر بودن قطر و طول پیچه ممکن است ایجاد v بزرگترازحد مورد نیاز را نتیجه دهد .به خصوص در مورد لوله با قطر بزرگ یا با ضخامت کم.

به منظور کوچک نگه داشتن اندازه یv همC وهمD باید مینیمم شوند. C معمولا” با توجه به قطر چرخ جوش و طراحی جعبه ی جوش تعیین می گردد,.بنابر این خیلی قابل تغییر نمی باشد. اندازه ی پیچه(D) می بایست با جریان لازم عبوری از پیچه متناسب باشد.اگر بخواهیم لوله ای با قطر کمتر از 1 اینچ را جوش دهیم اندازه ی پیچه بهطور قابل توجهی بزرگتر از قطرش می شود این امر باعث افزایش تعداد دورها و جریان عبوری مورد نیاز در جوش دهنده می شود. برای راندمان بالا , اندازه ی پیچه و فاصله ی پیچه تا نوک V می بایست کوتاه ترین اندازه ی ممکن باشد.

زاویه ی v approach angle (vee angle)

زاویه ی V بر روی راندمان جوش موثر است. زاویه ی کوچکتر به انرژی جوش کمتری نیاز دارد چون در این حالت اثار مجاورتی بیشتر هستند و در نتیجه انرژی بیشتری روی صفحه متمرکز می شود.کوچک بودن زاویه هم چنین جریان مغناطیسی در مانع را کاهش می دهد.این امر می تواند در مواردی که اشباع شدن مانع یکی از فاکتورهای محدود کنده است مفید باشد.

استفاده از زاویه ی بسیار کوچک توصیه نمی شود زیرا قوس(pre-arcing) را نتیجه می دهد .همچنین نا پایداری های مکانیکی ایجاد شده توسط چرخ پوسیده یا شفت های سوراخ یا خمیده را تقویت می کند.

(شکل10 زاویه ی وی)

زاویه ی بهینه ی قابل دسترسی برای فولاد کربنی 4-3 درجه می باشد.برای فولاد های با استحکام بیشتر (فولادهای الیاژی) و بیشتر فلزات غیر اهنی زاویه ی 8-5 درجه مفید می باشد .اندازه گیری زاویه ی (v ) بسیار مشکل می باشد. در یک روش سریع ولی غیر علمی (quick & dirty method) که دقت شگفت اوری دارد یک مته ی مارپیچ کوچک یا یک میخ پرچ به سمت نوک (v) لغزانده می شود, تا زمانی که دو لبه در (v)را لمس کند سپس فاصله ی مته تا نوک (v) محاسبه می شود.حال با در نظر گرفتن یک مثلث و در نظر گرفتن اندازه های موجود می توان زاویه ی V را به دست اورد. مثلا” برای مته ی 3mm که در 45mm مانده به نوکv با دو سطح تماس پیدا کند زاویه تقریبا” مساوی با ( 3.8 یا3 (90- arctg45/ می باشد.

طراحی مانع impeder design

وظیفه اولیه ی یک مانع, افزایش مقاومت ظاهری در برابر جریان تلف شونده دراطراف محیط داخلی لوله است. بنابراین وظیفه اش راهنمایی حداکثر انرژی تولیدی به منطقه ی جوش است.مانع همچنین جریان مغناطیسی به وجودامده ناشی از عبور جریان در پیچه را متمرکز می کند به نحوی که انرژی بیشتری داخل لوله را در بر گیرد .در افزایش راندمان جوش, طراحی ومکان موانع یکی از مهمترین موضوعات می باشد.موانع در جوشکاری القایی از مهمترین اجزا به حساب می ایند هر چند از قیمت پایینی برخوردار هستند. انتخاب یک مانع مناسب می تواند دریک سطح انرژی ثابت سرعت جوش را تا 50% افزایش دهد یا به عبارت دیگر در یک سرعت ثابت می تواند مقدار انرژی مصرفی را نصف کند.

طول عمر مفید یک مانع فاکتور مهم دیگری است .قیمت معمول هر مانع کمتر از 25$ می باشد ولی هر 20 دقیقه می بایستی تعویض گردد. ولی افزایش طول عمر ان ها هزینه بر است و مثلا” افزایش طول عمر ان به اندازه ی یک ساعت 500$ هزینه دارد.بنابراین قیمت افزوده ی زمان (downtime) تقریبا” 7 برابر قیمت خود مانع است.

(شکل11 انواع موانع impeder)

یکی از مهمترین ترکیبات به کار رفته در مانع فریت(ferrit)میباشد.فریت تحت نیرو و دمای بالا حین جوشکاری قرار می گیرد بنابراین باید بیشترین قابلیت پذیرفتن چگالی جریان اشباعی و حداکثر نفوذ پذیری را دارا باشد.همچنین باید حداقل به هدر دادن میدان مغناطیسی و الکتریکی را داشته باشد. توصیه می شود برای انتخاب فریت مناسب از عملیات جوشکاری فرکانس بالا و محیط های مغناطیسی اطلاعات کافی داشته باشید.

مکان قرار گرفتن مانع در لوله نیز بسیار مهم است.جریان مغناطیسی تنها ازمحل شکاف می تواند وارد لوله شود واز دیواره های لوله نمی تواند به داخل لوله نفوذ کند.بنابراین

بیشترین تاثیر مانع وقتی است که درست نزدیک و زیر لبه های شکاف نصب گردد.

متاسفانه در این مکان بیشترین میزان اسیب پذیری را نیز دارا می باشد. بنابراین بسته به نوع وسرعت تولید می توان کمی مکان ا ن را نیز تغییر داد. طبق یک قانون عمومی جایگاه مانع به اندازه ی یک ضخامت شکاف پایین تر از سطح داخلی لوله میباشد.متاسفانه

در بیشتر نصبها یک نگهدارنده برای جلوگیری از حرکت مانع درلوله نادیده گرفته می شود. در این حالت مانع درمحل ثابتی قرار نداشته ودائما” در حال حرکت می باشد.بنابر این نه تنها کمترین اثر را دارد بلکه به علت اصطکاک ناشی از حرکت لوله سریعا” از بین می رود.

در صورت در نظر گرفتن بیشترین راندمان, فریت می بایستی از کمی قبل از گذرگاه باله ها تا کمی بعد از نوکv امتداد یافته باشد. ارتفاع مانع با اضافه کردن قطر چرخ جوش به بلندی پیچه به دست می اید.

(شکل12 اندازه های مربوط به پیچه,چرخ جوش و مانعو گذراه باله)

استفاده از مانع کوچک باعث افت راندمان جوش می شود. بعضی از اپراتورها پیشنهاد میکنند در مواردی که سرباره ی زیادی در محل جوش ایجاد می شود جای مانع را کمی تغییر دهیم این کار باعث افزایش طول عمر مانع می گردد.ولی انرژی مصرفی را به شدت افزایش می دهد. برای رفع مشکلات ناشی از سرباره ی جوش باید علت به وجود اورنده ی ان را حذف کرد.

طراحی پیچه coil design

درجوش دهنده های سطح جامد , طراحی پیچه در افزایش راندمانشان بسیار موثر است. این جوش دهنده ها با ولتاژ پایین و جریان بالا کار می کنند. تاثیر جریان در پیچه در این جوش دهنده ها تا 5 برابر بیشتر از جوش دهنده های قدیمی می باشد زیرا انرژی تلف شده در پیچه با مجذور شدت جریان متناسب است.

هم چنین کوچکترین تغییری در مقاومت الکتریکی اتلاف فراوان انرژی را بوسیله گرم کردن پیچه نتیجه می دهد. به عنوان مثال یک جوش دهنده معمولی جریان 1500 آمپری در پیچه اعمال می کند. هرگاه مقاومت پیچه 0.01 باشد اتلاف انرژی در پیچه 22.5 کیلووات است. اتلاف انرژی به این شکل هر گونه سود ممکنه را نسبت به تکنولوژی جوش دهنده های قدیمی( جوش دهنده خلا) خنثی می کند. در موارد عملی اتلاف انرژی در پیچه در یک جوش دهنده ممکن است کمتر از 1 کیلووات باشد.

. پیچه ها در جوش دهنده های القایی سطح جامد یک باند پهن از اکسیژن و مس خالص با یک پوشش خنک کننده به بیرون پیچه لحیم می شود. برای به حداقل رساندن مقاومت الکتریکی معمولا پیچه ها فقط دارای دو یا سه دور می باشند. چون ولتاژ پایین تری به پیچه اعمال می شود.

القا در آن نیز باید پایین تر باشد این بدین معنی است که اندازه هسته باید بزرگتر باشد. بنابر این طول موثر منطقه v شکل در افزایش راندمان پروسه جوش کاری موثر است. طراحی مناسب پیچه نیاز به حصول دانش از نیازمندیهای الحاق و نصب جوش دهنده ها و پروسه جوش کاری القایی دارد. توصیه می شود در استفاده از پیچه از توصیه های شرکتهای تولید کننده استفاده شود.

(شکل 13 پیچه مخصوص روش القایی سمت راست وروش تماسی وسط وبرای هر دو روش سمتپ)

فرکانس جوش دهنده welder frequency

اصطلاح فرکانس بالا برای فرکانس بین 80 تا 800 کیلوهرتز استفاده می شود. اگر چه فرکانس در این محدوده اثرات مستقیم کمی روی پهنای منطقه تحت تاثیر گرما دارد(heat affected zone ) ولی اثرات غیرمستقیمی روی راندمان جوش دارد. موانع اگرچه در فرکانسهای بالاتر تاثیر بیشتری بر روی راندمان دارند اما مشکلات زیادی را نیز به همراه می اورد. همچنین خنک کاری آن نیز مشکل تر است. جوش کاری فرکانس بالا یکی از پر استفاده ترین روشها در تولید لوله های جوشی می باشد.