اصل جوشکاری لوله فولادی جوش داده شده با فرکانس بالا: اثر هم افزایی اثر پوست و اثر مجاورت
اصل جوشکاری لوله فولادی جوش داده شده با فرکانس بالا عمدتاً بر اساس اثر پوستی و اثر مجاورت جریان فرکانس بالا است. اثر پوستی به این معنی است که وقتی جریان با فرکانس بالا از یک هادی فلزی عبور می کند، به دلیل القای الکترومغناطیسی، چگالی جریان عمدتاً روی سطح هادی متمرکز می شود، در حالی که چگالی جریان در داخل هادی کم است. این اثر انرژی الکتریکی با فرکانس بالا را قادر می‌سازد تا روی سطح جوش متمرکز شود و در نتیجه ناحیه جوش را به سرعت گرم کند. شدت اثر پوستی با فرکانس فعلی متناسب است. هر چه فرکانس بیشتر باشد، غلظت جریان روی سطح هادی بیشتر می شود. بنابراین، در جوشکاری فرکانس بالا معمولاً از جریانی با فرکانس بالای 300 کیلوهرتز برای دستیابی به گرمایش کارآمد ناحیه جوش استفاده می شود.
اثر مجاورت به این معنی است که وقتی جریان فرکانس بالا به طور معکوس در دو هادی مجاور جریان می یابد، به دلیل تعامل میدان های مغناطیسی، جریان بر روی جریان لبه دو هادی مجاور متمرکز می شود. این اثر می‌تواند مسیر جریان جریان با فرکانس بالا را کنترل کند و آن را در ناحیه جوش متمرکزتر کند و در نتیجه کارایی و کیفیت جوش را بهبود بخشد. در فرآیند جوشکاری با فرکانس بالا، اثر مجاورت برای کاهش اتلاف انرژی، اطمینان از ورودی گرمای کافی در ناحیه جوش و تحقق گرمایش سریع و یکنواخت مفید است.
در فرآیند جوشکاری با فرکانس بالا، جریان فرکانس بالا از طریق سیم پیچ القایی یا الکترود تماسی به قطعه کار وارد می شود که برای ذوب موضعی فلز گرما تولید می کند. سیم پیچ القایی وسیله ای است که جریان فرکانس بالا را به انرژی القایی الکترومغناطیسی تبدیل می کند. این یک میدان مغناطیسی متناوب در اطراف قطعه کار ایجاد می کند و باعث ایجاد جریان گردابی در داخل قطعه کار می شود و در نتیجه فلز را گرم می کند. الکترود تماسی در تماس مستقیم با قطعه کار است، جریان فرکانس بالا را به قطعه کار وارد می کند و فلز را از طریق اثر حرارتی مقاومت گرم می کند. این دو روش مزایا و معایب خاص خود را دارند. جوش القایی برای قطعات ضخیم تر مناسب است، در حالی که جوش تماسی برای قطعات نازک تر مناسب است.
متعاقباً با اعمال فشار، فلز مذاب سرد می شود تا یک اتصال جوشی محکم ایجاد شود. در فرآیند جوشکاری، فشار و زمان اعمال تاثیر مهمی بر کیفیت جوش دارد. فشار مناسب می تواند تضمین کند که فلز مذاب به طور کامل جریان می یابد و جوش متراکم ایجاد می کند، در حالی که فشار بیش از حد ممکن است منجر به تغییر شکل یا نقص در جوش شود. جوشکاری فرکانس بالا دارای مزایای سرعت گرمایش سریع، ناحیه تحت تاثیر حرارت کوچک و کیفیت جوش بالا است. خواص مکانیکی و عملکرد آب بندی جوش عالی است که می تواند الزامات پروژه های مختلف برای عملکرد خط لوله را برآورده کند.
