Suurtaajuinen hitsaus on uudenlainen hitsausprosessi, jossa käytetään suurtaajuisen virran tuottamaa skin-efektiä ja naapurivaikutusta teräslevyjen ja muiden metallimateriaalien liittämiseen. Suurtaajuushitsaustekniikan synty ja kypsyys on keskeinen prosessi ERW-teräsputkien tuotannossa. Suurtaajuushitsauksen laatu vaikuttaa suoraan hitsattujen putkituotteiden kokonaislujuuteen, laatutasoon ja tuotantonopeuteen.
Suurtaajuushitsauksen perusperiaate:
Ns. korkea taajuus viittaa 50 Hz:n vaihtovirran taajuuteen ja yleensä korkeataajuiseen 50 KHz - 400 KHz. Kun suurtaajuinen virta kulkee metallijohtimen läpi, syntyy kaksi erikoista vaikutusta: ihoefekti ja läheisyysvaikutus. Suurtaajuushitsaus käyttää näitä kahta vaikutusta teräsputkien hitsaukseen. Joten mitä nämä kaksi vaikutusta ovat?
Skin-ilmiö tarkoittaa, että kun tietyn taajuuden vaihtovirta kulkee saman johtimen läpi, virrantiheys ei ole jakautunut tasaisesti johtimen kaikille osille. Se keskittyy pääasiassa johtimen pintaan, eli virran tiheys johtimen pinnalla on korkea. Tiheys johtimen sisällä on pieni, joten kutsumme sitä elävästi "ihovaikutukseksi". Ihovaikutusta mitataan yleensä virran tunkeutumissyvyydellä. Mitä pienempi tunkeutumissyvyys, sitä merkittävämpi ihovaikutus. Tämä tunkeutumissyvyys on verrannollinen johtimen resistiivisyyden neliöjuureen ja kääntäen verrannollinen taajuuden ja permeabiliteetin neliöjuureen. Maallikon termein, mitä korkeampi taajuus, sitä enemmän virtaa keskittyy teräslevyn pintaan; mitä pienempi taajuus, sitä hajaantuneempi pintavirta on. On huomattava, että vaikka teräs on johdin, sen magneettinen permeabiliteetti laskee lämpötilan noustessa. Eli kun teräslevyn lämpötila nousee, magneettinen läpäisevyys pienenee ja ihovaikutus vähenee.
Läheisyysvaikutus viittaa siihen, että kun suurtaajuinen virta kulkee vastakkaisiin suuntiin kahden vierekkäisen johtimen välillä, virta kulkee intensiivisesti kahden johtimen reunoihin. Vaikka kahdella johtimella olisi toinen lyhyempi sivu, virta ei seuraa. Lyhyempi reittivirtaus, kutsumme tätä vaikutusta: "läheisyysvaikutus".
Läheisyysvaikutus johtuu pääasiassa induktiivisen reaktanssin roolista, jolla on johtava rooli suurtaajuisissa virroissa. Läheisyysvaikutus kasvaa, kun taajuus kasvaa ja vierekkäisten johtimien välinen etäisyys lyhenee. Jos viereisen johtimen ympärille lisätään magneettisydän, suurtaajuusvirta keskittyy enemmän työkappaleen pintaan.
Nämä kaksi vaikutusta ovat perusta korkeataajuisen metallihitsauksen toteuttamiselle. Suurtaajuinen hitsaus käyttää ihovaikutusta keskittääkseen suurtaajuisen virran energian työkappaleen pintaan; ja käyttää läheisyysvaikutusta suurtaajuisen virtausreitin sijainnin ja alueen ohjaamiseen. Virran nopeus on erittäin nopea. Se voi lämmittää ja sulattaa vierekkäisten teräslevyjen reunat lyhyessä ajassa ja toteuttaa päittäisliitokset ekstruusiolla.
