电感应阻抗器制造技术

提供了在电感应焊接过程中使用的阻抗器。可选地，阻抗器不需要内部强制冷却。在使用内部强制冷却的实施例中提供了高效的冷却系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及阻抗器，其可用在电感应焊接过程中以从例如带坯形成金属导管或管道系统。
技术介绍
阻抗器用于高频焊接导管和管道的制造过程，他们是放置在焊接区域中的导管或管道内的一个或多个铁氧体或其他磁性材料。磁性材料实现两项功能第一，提高管道的内部电流通路的电阻抗，迫使电流流过管道的V形边缘。正是该电流在焊接箱把V形边缘锻造在一起之前将其加热。第二，在焊接V形坡的顶点与管道的后面之间形成管道内部的低磁阻通路。磁阻较低的通路成为磁场的优选通路。因此，管道焊接机的感应线圈或触头产生的磁场更多地穿过焊接V形坡以利用该优选通路，且因此增加了在V形边缘上感应的焊接电流。美国专利第4,443,677号进一步描述了感应焊接方法和一类传统的阻抗器。使用传统的阻抗器会遇到许多实际问题。由于阻抗器有限的电阻率和矫顽性，其承载的磁场在铁氧体中产生损耗。这些损耗加热铁氧体，如果没有通过适当的冷却消除热量，温度会超过铁氧体的居里温度(材料丧失磁性的温度)，将铁氧体材料保持在一起的粘合剂会分解。铁氧体是易碎的材料，在管道制造期间受到的机械震动能导致其碎成多块。当出现这一情况时，有效的磁性极大地减小。铁氧体通常包裹在由玻璃纤维类型的材料制造的护套中。这有助于保护铁氧体免受机械震动，并提供引导冷却水通向铁氧体的装置。当制造的管道直径越小，铁氧体的直径必须尽可能的大，从而阻抗器不会磁饱和。这使铁氧体与外壳之间的缝隙紧密。因此冷却水不能包含堵塞铁氧体与其外壳之间的冷却剂通路的杂质。当出现这一现象时，铁氧体由于局部过热几乎立刻失效。冷却剂供给的暂时中断能导致在阻抗器外壳中产生蒸汽。当出现这一情况时，铁氧体可暂时超过其居里温度，并在管道中产生“低温”或粘贴焊接的部分。本专利技术的一个目标是不需要内部冷却的阻抗器。本专利技术的另一个目标是提供具有内部冷却的阻抗器，其以改进效率运行。
技术实现思路
一方面，本专利技术是具有阻抗器的电感应焊接装置和方法。阻抗器由放置在高温外壳中的高温阻抗器元件构成。阻抗器元件可以是波明德合金组成的多个固体金属丝，每一金属丝相互电绝缘。高温外壳可以由合适的陶瓷合成物构成。如果提供，内部冷却可以是封闭或开放的冷却系统。在本专利技术的可选实施例中，阻抗器元件可以是铁氧体或轧制的导磁薄片。本专利技术的其他方面在本说明书和权利要求书中阐述。附图说明结合附图阅读，将更好地理解以上的
技术实现思路
及以下的本专利技术的详细说明。为了说明本专利技术，在附图中表示了本专利技术优选的实施例形式。但是本专利技术不限于在以下附图中公开的具体安排和装置。图1(a)是不需要内部冷却的本专利技术阻抗器的实施例的纵向剖视图。图1(b)是图1(a)中的阻抗器沿线A-A的横截面剖视图。图2(a)是具有内部冷却的本专利技术阻抗器的实施例的纵向剖视图。图2(b)是图2(a)中的阻抗器沿线B-B的横截面剖视图。图3(a)是具有内部冷却的本专利技术阻抗器的另一实施例的纵向剖视图。图3(b)是图3(a)中的阻抗器沿线C-C的横截面剖视图。图4(a)是具有内部冷却的本专利技术阻抗器的另一实施例的纵向剖视图。图4(b)是图4(a)中的阻抗器沿线D-D的横截面剖视图。图5是用于感应焊接过程的装置的简化横截面示意图，其中使用了本专利技术的阻抗器。具体实施例方式参考附图，其中相同的数字代表相同的元件，图1(a)和图1(b)表示本专利技术阻抗器的第一实施例10。阻抗器元件12包括实质上由高温外壳16包围的一束高温固体金属丝14。在本专利技术的该非限定性实施例中，高温固体金属丝由适当类型的高居里温度的磁性材料构成，例如但不限于众所周知的波明德铁钴合金，从而形成圆柱形的束。在此所使用的术语“高居里温度”通常是指约235℃或更高的温度。通过在每一根金属丝的表面上进行氧化处理或者其他任何合适的方法形成适当的绝缘，从而每一根金属丝相互电绝缘。在此所使用的术语“高温外壳”通常是指能够承受约200℃或更高温度的外壳材料，温度取决于具体的应用，且外壳材料可以由合适的耐热材料组成，如陶瓷合成物。用于外壳的非限定性类型的陶瓷合成物是硅铝氮氧化物，如公知的赛隆陶瓷。可选地，合成的高温聚合物，例如但不限于KEVLAR带形式的芳香族聚酰胺合成物，可以用于形成外壳。外壳可以铸造在阻抗器10中使用的多根金属丝周围。尽管图1(a)和图1(b)的阻抗器通常总体上是圆柱形，但是根据具体的应用其他形状也适用。在此所使用的术语“金属丝”通常是指导磁材料，其横截面可以是任何形状，通常是(但不限于)美国线规(AWG)8-24号的横截面。不同合成物的金属丝可以用在本专利技术的其他实施例中，且外壳可以由不同高温材料形成的多个部分构成。图2(a)和图2(b)是本专利技术阻抗器的第二实施例20。在该实施例中，阻抗器元件22包括封在高温外壳26中的高温固体金属丝圆柱环24。非限定性地，高温固体金属丝和外壳的选择可以与上述本专利技术的第一实施例相同。在金属丝圆柱环内形成中心通路28，并提供冷却介质例如但不限于空气、水和液态氮的流动通路。如图2(a)箭头所示，流动是从入口到出口。文氏管元件21可选地放置在中心通路的入口以提高冷却介质的冷却效果。尽管图2(a)和图2(b)中的阻抗器通常总体上是圆柱形，但是根据具体的应用其他的形状也适用。例如，高温金属丝环的横截面可以是矩形，具有多根金属丝形成的用于流过冷却介质的适当通路。根据具体的应用可以提供多于一个的入口或出口。在本专利技术的其他实施例中可以提供多于一个的穿过阻抗器元件的通路。图3(a)和图3(b)是本专利技术阻抗器的第三实施例30，其中使用了闭合回路的冷却系统。在该实施例中，阻抗器元件32包括封在高温外壳36中的磁性材料。磁性材料的形状可以是开放的圆柱形。磁性材料可以是任何合适类型的磁性材料，如铁氧体或上述高温金属丝，且高温外壳可以是如上所述的陶瓷合成物。中心通路38提供冷却介质从入口穿过阻抗器的流通路径，通常称为冷却剂进入通路。在本专利技术的其他实施例中可以提供多于一个的冷却剂进入通路。环形区域39在外壳的内壁与磁性材料之间形成空间以在阻抗器的周围提供通向出口的流动通路，通常称为冷却剂退出通路。冷却剂如图3(a)的箭头所示流过阻抗器。在本专利技术的其他实施例中，冷却剂退出通路可以具有一个或多个通路壁，从而有选择地在外壳的内壁和磁性材料之间的空间周围引导流向。根据具体应用可以提供多于一个的入口或出口。如在本专利技术的第二实施例中所示，可选择地在入口放置文氏管元件以提高阻抗器周围的冷却。图4(a)和图4(b)是本专利技术阻抗器的第四实施例40，除了在开放的系统中提供冷却介质之外，其类似于第三实施例，如图4(a)箭头所示冷却介质在入口进入，通过环形通路49在阻抗器元件42周围流动，并在出口退出。当冷却介质还用作轧制冷却剂时，用于冲洗在轧制处理期间产生的油、氧化物、碎料和污垢，通常使用开放的回路系统。可选地，阻抗器元件的形状可以是开放的环形，且冷却介质将流过环形的中心通路。阻抗器元件42可以是任何合适的磁性材料，如铁氧体和上述高温金属丝，且高温外壳46可以是如上所述的陶瓷合成物。在本专利技术的所有实施例中，阻抗器元件可以是薄片形的高居里温度的磁性材料，例如但不限于波明德合金，被轧制形成通常的圆柱形。通过任何合适的方法，包括但不限于氧化处理，使轧制材料的邻近表面相互绝缘。在本专利技术的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在电感应焊接过程中控制磁场通路的阻抗器，阻抗器包括：装配成一束的多根导磁、高居里温度的固体金属丝，多根金属丝中的每一根相互电绝缘；及包围在多根金属丝周围的高温外壳。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗F斯科特，迈克尔A诺伦，奥列格S菲什曼，约翰H莫蒂默，
申请(专利权)人：应达公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]