Spawanie wysokiej częstotliwości to nowy rodzaj procesu spawania, w którym do łączenia blach stalowych i innych materiałów metalowych wykorzystuje się efekt naskórkowania i efekt sąsiedztwa wytwarzany przez prąd o wysokiej częstotliwości. Pojawienie się i dojrzałość technologii spawania wysokiej częstotliwości jest kluczowym procesem w produkcji rur stalowych ERW. Jakość spawania o wysokiej częstotliwości wpływa bezpośrednio na ogólną wytrzymałość, poziom jakości i szybkość produkcji spawanych wyrobów rurowych.
Podstawowa zasada spawania wysokiej częstotliwości:
Tak zwana wysoka częstotliwość odnosi się do częstotliwości prądu przemiennego 50 Hz i ogólnie odnosi się do prądu o wysokiej częstotliwości od 50 kHz do 400 kHz. Kiedy prąd o wysokiej częstotliwości przepływa przez metalowy przewodnik, powstają dwa szczególne efekty: efekt naskórkowości i efekt zbliżeniowy. Spawanie wysoką częstotliwością wykorzystuje te dwa efekty do spawania rur stalowych. Jakie są zatem te dwa skutki?
Efekt naskórkowości oznacza, że gdy przez ten sam przewodnik przepływa prąd przemienny o określonej częstotliwości, gęstość prądu nie jest równomiernie rozłożona na wszystkich odcinkach przewodnika. Koncentruje się głównie na powierzchni przewodnika, to znaczy gęstość prądu na powierzchni przewodnika jest wysoka. Gęstość wewnątrz przewodnika jest niewielka, dlatego obrazowo nazywamy to: „efektem skóry”. Efekt naskórkowości mierzy się zwykle głębokością penetracji prądu. Im mniejsza głębokość penetracji, tym silniejszy efekt naskórkowy. Ta głębokość penetracji jest proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z rezystywności przewodnika i odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego częstotliwości i przepuszczalności. Mówiąc laikiem, im wyższa częstotliwość, tym więcej prądu koncentruje się na powierzchni stalowej płyty; im niższa częstotliwość, tym bardziej rozproszony jest prąd powierzchniowy. Należy zauważyć, że chociaż stal jest przewodnikiem, jej przenikalność magnetyczna będzie się zmniejszać wraz ze wzrostem temperatury. Oznacza to, że gdy temperatura płyty stalowej wzrośnie, przenikalność magnetyczna zmniejszy się, a efekt naskórkowości zmniejszy się.
Efekt bliskości polega na tym, że gdy prąd o wysokiej częstotliwości przepływa w przeciwnych kierunkach pomiędzy dwoma sąsiednimi przewodnikami, prąd będzie płynął intensywnie do krawędzi obu przewodników. Nawet jeśli dwa przewodniki mają inny krótszy bok, prąd nie płynie. Krótszy przepływ trasy nazywamy ten efekt: „efektem bliskości”.
Efekt bliskości wynika głównie z roli reaktancji indukcyjnej, która odgrywa wiodącą rolę w prądach o wysokiej częstotliwości. Efekt bliskości wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości i zmniejszaniem się odległości między sąsiednimi przewodnikami. Jeśli wokół sąsiedniego przewodnika zostanie dodany rdzeń magnetyczny, prąd o wysokiej częstotliwości będzie bardziej skoncentrowany na powierzchni przedmiotu obrabianego.
Te dwa efekty stanowią podstawę do realizacji spawania metali o wysokiej częstotliwości. Spawanie wysoką częstotliwością wykorzystuje efekt naskórkowania do koncentracji energii prądu o wysokiej częstotliwości na powierzchni przedmiotu obrabianego; i wykorzystuje efekt bliskości do kontrolowania lokalizacji i zasięgu ścieżki przepływu prądu o wysokiej częstotliwości. Prędkość prądu jest bardzo duża. Może w krótkim czasie podgrzać i stopić krawędzie sąsiadujących płyt stalowych oraz wykonać połączenia doczołowe poprzez wytłaczanie.
