对同样的加热效果，频率越高，感应线圈中的电流就可以小一些，可以减少线圈中的功率损耗，提高设备电效率。

感应加热是热处理中自动化程度高、效率高、能耗最低的热处理技术，其特点是加热速度快，氧化脱碳少，工件变形小，无污染，易于实现局部加热和连续加热，便于实现机械化、自动化。在八、九十年代，国内的学者对磁场在焊接领域中的应用进行了卓有成效的研究。北京工业大学对纵向磁场对电弧的作用进行了比较系统的研究，并将其应用到大电流高熔敷率旋转射流过渡的MAG焊接工艺中，取得了较好的效果[14]；西安交通大学针对纵向间歇磁场对TIG焊熔池的晶粒细化进行了深入研究[15]。

电弧螺柱焊常用于把螺柱端头焊接到平面或曲面上，可代替铆接、钻孔、焊条电弧焊、钎焊等，具有快速方便、经济、质量可靠的优点，已广泛应用于车辆、造船、锅炉、钢结构、建筑、电子、仪表、医疗器械等行业[16~18]。

采用拉弧螺柱焊电源和超音频感应电源复合，设计研究感应+ 电弧一体化复合焊枪，设计采用惰性气体、陶瓷套联合保护方式，感应热源可在焊前预热、焊接过程中改善温度分布、焊后减缓冷却速度。焊接原理示意图见图1.3。加热机头移动到指定位置，螺柱随螺柱焊枪夹持头一同抬起，喷保护气覆盖焊接区域，音频感应加热电源先对焊接区域进行快速加热，测温传感探头及反馈控制装置保证预加热温度； 随后压下螺柱，启动焊接引燃电弧，电弧产生于螺柱和钢基体之间，使界面部位发生局部熔化。随后在焊枪内部压力的作用下，螺柱和钢基体进行局部挤压，电弧电压下降，电弧熄灭，接头实现冶金结合，同时挤出部分液态金属。电弧加热结束后，超音频感应热源可在较小功率下持续加热一定时间进行焊后缓冷，使焊接接头获得优良的组织和性能。[19]

      1. 夹持器    2. 气罩   3. 陶瓷定位圈   4. 螺柱    5. 感应线圈

图1.3 复合热源螺柱焊接原理示意图

1.4  冷裂纹的形成影响因素及防止措施：

1.4.1  冷裂纹的形成影响因素氢的作用

（1）氢的作用。氢是引起高强度钢焊接冷裂纹重要因素之一，并具有延迟的特征。扩散氢对钢的焊接冷裂纹起直接影响。

（2）组织的作用。钢材的淬硬倾向越大或马氏体数量越多，越容易产生冷裂纹。这是因马氏体是碳在α铁中的过饱和固溶体，它是一种硬脆组织，发生断裂只需消耗较低的能量。冷裂纹常起源于热影响区的粗晶区域，由于晶粒粗大，显著降低相变温度，同时也使晶界上偏析物增多，因而使该区冷裂倾向增大。此外，在淬硬组织中有更多的晶格缺陷，如空位、位错等。在应力作用下这些缺陷会发生移动和聚集，当它们汇集到一定尺寸，就会形成裂纹源，并进一步扩展成宏观裂纹。文献综述

（3）内力的作用

①热应力。是由焊接不均匀加热及冷却过程中产生的。在接头上不同位置的热应力其方向与大小是随焊接热循环而变化，加热时的应力是内局部金属膨胀所引起，冷却时则因局部金属收缩所引起。冷后在接头上留存着残余应力，它的大小分布决定于母材和填充金属的热物理性质、温度场以及结构的刚度等，其最大值可达母材的屈服点

②组织应力。是金属发生局部相变而引起。高强度钢奥氏体分解时，析出铁素体、珠光体、马氏体等组织，由于它们具有不同的膨胀系数，引起了局部体积变化，从而产生组织应力。

③拘束应力。指的是接头受到外部刚性拘束，焊件收缩不自由而引起的应力。它的大小与结构的厚度和拘束度等有关。在弹性范围内，拘束应力和拘束度成正比。也可把热应力和组织应力看成是内拘束应力，因为都是焊件内部自相制衡而产生的应力，它们和外拘束应力共同对冷裂纹的形成发生影响。