逆變高精密熱壓焊接機(jī) HOT BAR，精密逆變點(diǎn)焊電源

機(jī)器的原理

JYD系列逆變直流電阻焊接電源是采用IGBT逆變技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)和現(xiàn)代電力電子技術(shù)開發(fā)的新型電源。該設(shè)備原理見圖1。由于采用AC－DC－AC－DC的變換技術(shù)，時間控制達(dá)到毫秒級精度、控制響應(yīng)和控制精度大大提高；直流輸出（圖2）使焊接工藝性顯著改善；逆變技術(shù)還使設(shè)備具有小型、節(jié)能高效等一系列優(yōu)點(diǎn)；微控制器（MCU）與電子技術(shù)的采用使該設(shè)備具備現(xiàn)代設(shè)備的優(yōu)秀功能，包括數(shù)字控制、監(jiān)控、故障診斷與保護(hù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋O(shè)備功能齊全、靈活方便、適應(yīng)面廣。該類設(shè)備特別適合于銅、鋁等有色金屬材料的點(diǎn)焊、合金材料的點(diǎn)焊、精密零件的點(diǎn)焊和高質(zhì)量產(chǎn)品的點(diǎn)焊。

2.2機(jī)器的特點(diǎn)

JYD液晶顯示系列逆變式電阻焊電源的特點(diǎn)：

1）直流輸出。焊接電流為脈動直流（且波紋度小），無交流過零不連續(xù)加熱工件的缺點(diǎn)，熱量集中，提高了焊接熱效率，對有色金屬材料和一些難焊材料的焊接特別適合，焊接過程穩(wěn)定、焊接質(zhì)量顯著提高。同時，電極壽命獲得延長。

2）由微控制器（MCU）控制，具有電流、電壓、功率監(jiān)控功能。

3）逆變橋采用軟開關(guān)技術(shù)，減小開關(guān)損耗，減小電磁干擾。

4）具有電流失常、監(jiān)控值超限、網(wǎng)壓超限、過熱等故障診斷與報警功能。

5）逆變橋電流失常自動關(guān)斷，增強(qiáng)系統(tǒng)保護(hù)。

6）三段加熱設(shè)定，帶電流緩升緩降功能，時間寬范圍設(shè)定（0－250ms或0－1s），適用復(fù)雜焊接過程需要。

7）20組參數(shù)儲存，方便多種焊接品種使用。

8）240x128 LCD顯示，同時顯示多種內(nèi)容。

9）較強(qiáng)的外部通訊功能：焊接結(jié)束、故障、計(jì)數(shù)信號、RS-232數(shù)據(jù)通訊口（選配），便于自動焊使用。

10）數(shù)據(jù)存儲采用EEPROM，無電池壽命問題。

11）響應(yīng)速度快。由于采用了較高的逆變頻率（4kHz、1kHz），具體型號機(jī)器的逆變頻率可查閱表1。通電時間控制周期為0.25ms或1ms，比通常交流焊機(jī)的20ms提高80或20倍，控制精度明顯提高。與電容儲能焊機(jī)相比，無需充放電，可控性明顯增強(qiáng)，特別適合于精密件的焊接和高質(zhì)量、高精度、高速度焊接。

逆變點(diǎn)焊電源與工頻交流點(diǎn)焊電源的比較

①焊接質(zhì)量

工頻交流焊機(jī)的調(diào)節(jié)周期較長，對50Hz的電網(wǎng)，焊接時間調(diào)節(jié)分辨率為20ms。逆變直流點(diǎn)焊機(jī)時間調(diào)節(jié)分辨率可達(dá)0.25ms（4kHz逆變頻率），控制精度高。逆變焊機(jī)的反饋控制的響應(yīng)速度明顯加快，輸出穩(wěn)定性好。

工頻交流焊機(jī)由于電流過零的影響，熱效率低，用晶閘管調(diào)節(jié)電流，當(dāng)電流百分比偏小時，過零時間長，影響更大；逆變直流點(diǎn)焊機(jī)輸出電流為脈動直流，在回路電感的作用下為連續(xù)直流輸出，熱效率高，焊接熱輸入穩(wěn)定。

②焊接速度

工頻交流焊機(jī)由于電流過零的影響，加熱時間相對較長。逆變電阻點(diǎn)焊機(jī)為直流輸出，加熱集中，焊接時間縮短。

③節(jié)能效果

工頻交流點(diǎn)焊機(jī)工作在50Hz，變壓器損耗大，焊機(jī)功率因素低，回路損耗大。逆變焊機(jī)變壓器工作在較高的頻率（1－4kHz），損耗很小，直流輸出改善功率因素，節(jié)能效果明顯。

④設(shè)備體積與重量

工頻交流焊機(jī)的變壓器鐵心較大，同樣功率條件下設(shè)備較笨重。逆變直流電阻點(diǎn)焊機(jī)變壓器大大減小，設(shè)備較輕巧。

逆變點(diǎn)焊電源與電容儲能點(diǎn)焊電源的比較

1）焊接質(zhì)量

電容貯能焊機(jī)將電容中儲存的能量一次性釋放給焊接回路，輸出能量調(diào)節(jié)靠控制電容的充電能量完成，通常有調(diào)節(jié)充電電壓和電容容量兩種方法，輸出電流為脈沖電流，時間不能通過電子控制來調(diào)節(jié)。逆變直流焊機(jī)為較平穩(wěn)的直流，電流通過逆變脈寬調(diào)節(jié)，時間通過逆變周期數(shù)調(diào)節(jié)，焊接能量可由電流和時間精確控制。

2）焊接速度

電容貯能焊機(jī)需要合理的電容充電過程（否則電容容易損壞），降低了生產(chǎn)速度。逆變電阻點(diǎn)焊機(jī)沒有這一過程，焊接速度高。

3）節(jié)能效果

電容貯能焊機(jī)的變壓器實(shí)際工作在更低的頻率，為防止飽和，變壓器鐵心更大，損耗加大；電容充電回路也增加損耗。逆變焊機(jī)變壓器工作在較高的頻率（1-4kHz），損耗很小，直流輸出改善功率因素，節(jié)能效果明顯。

4）設(shè)備體積與重量

電容貯能焊機(jī)的變壓器鐵心大，儲能電容也占據(jù)相當(dāng)?shù)目臻g，設(shè)備笨重。逆變直流電阻點(diǎn)焊機(jī)變壓器小、沒有龐大的電容器組，設(shè)備較輕巧。

焊接電流對電阻焊接頭性能的影響

焊接時流經(jīng)焊接回路的電流稱焊接電流。焊接電流是最重要的點(diǎn)焊參數(shù)，調(diào)節(jié)焊接電流對接頭性能的影響見圖25。

AB段 曲線的陡峭段。由于焊接電流小，使熱源強(qiáng)度不足而不能形成熔核或熔核尺寸甚小，因此焊點(diǎn)拉剪載荷較低且很不穩(wěn)定。

BC段 曲線平穩(wěn)上升。隨著焊接電流的增加，內(nèi)部熱源發(fā)熱量急劇增大，熔核尺寸穩(wěn)定增大，因而焊點(diǎn)拉剪載荷不斷提高（一般情況下，焊點(diǎn)拉剪載荷正比于熔核直徑）。臨近C點(diǎn)區(qū)域，由于板間翹離限制了熔核直徑的擴(kuò)大和溫度場進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，因而焊點(diǎn)拉剪載荷變化不大。

C點(diǎn)以后 由于電流過大，使加熱過于強(qiáng)烈，引起金屬過熱、噴濺、壓痕過深等缺陷，接頭性能反而下降。

圖25還表明，焊件愈厚BC段愈陡峭，即焊接電流I的變化對焊點(diǎn)拉剪載荷的影響愈敏感。

焊接時間對電阻焊接頭性能的影響

電阻焊時的每一個焊接循環(huán)中，自焊接電流接通到停止的持續(xù)時間，稱焊接接通時間，簡稱焊接時間。

焊接時間對接頭性能的影響與焊接電流相類似，如圖26。但應(yīng)注意兩點(diǎn)：①C點(diǎn)以后曲線并不立即下降，這是因?yàn)楸M管熔核尺寸已達(dá)飽和，但塑性環(huán)還可有一定擴(kuò)大，再加之熱源加熱速率較和緩，因而一般不會產(chǎn)生噴濺；②焊接時間對代表接頭塑性指標(biāo)的延性比影響較大，因此，對于承受動載或有脆性傾向的金屬材料（可淬硬鋼、鉬合金等）點(diǎn)焊接頭，還應(yīng)考慮焊接時間對拉伸載荷的影響。

電極壓力對電阻焊接頭性能的影響

電極壓力也是點(diǎn)焊的重要參數(shù)之一。電極壓力過大或過小都會使焊點(diǎn)承載能力降低和分散性變大，尤其對拉伸載荷影響更甚。當(dāng)電極壓力過小時，由于焊接區(qū)金屬的塑性變形范圍及變形程度不足，造成因電流密度過大而引起加熱速度大于塑性環(huán)擴(kuò)展速度，從而產(chǎn)生嚴(yán)重噴濺。這不僅使熔核形狀和尺寸發(fā)生變化，而且污染環(huán)境和不安全，這是絕對不允許的。電極壓力大將使焊接區(qū)接觸面積增大，總電阻和電流密度均減小，焊接區(qū)散熱增加，因此熔核尺寸下降，嚴(yán)重時會出現(xiàn)未焊透缺陷。

一般認(rèn)為，在增大電極壓力的同時，適當(dāng)加大焊接電流或焊接時間，以維持焊接區(qū)加熱程度不變。同時，由于壓力增大，可消除焊件裝配間隙、剛性不均勻等因素引起的焊接區(qū)所受壓力波動對焊點(diǎn)強(qiáng)度的不良影響。此時不僅使焊點(diǎn)強(qiáng)度維持不變，穩(wěn)定性亦可大為提高。

電極壓力選擇時還應(yīng)考慮以下因素：①高溫強(qiáng)度愈大的金屬，電極壓力應(yīng)相應(yīng)增大；②焊接規(guī)范愈硬，則電極壓力應(yīng)相應(yīng)增大；為減少采用較小電極壓力所帶來焊接區(qū)的加熱不足，可采用馬鞍型壓力變化曲線。

電極端面尺寸對電阻焊接頭性能的影響

電極頭是指點(diǎn)焊時與焊件表面相接觸的電極端頭部分。電極頭端面尺寸增大時，由于接觸面積增大、散熱效果增強(qiáng)，均使焊接區(qū)加熱程度減弱，因而熔核尺寸減小，使焊點(diǎn)承載能力降低。

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