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(shí)間控制達(dá)到毫秒級(jí)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。
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(dòng)直流(且波紋度?。瑹o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(shí),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(bào)警功能。
5)逆變橋電流失常自動(dòng)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(shí)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(chǔ)存,方便多種焊接品種使用。
8)240x128 LCD顯示,同時(shí)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(hào)、RS-232數(shù)據(jù)通訊口(選配),便于自動(dòng)焊使用。
10)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(hào)機(jī)器的逆變頻率可查閱表1。通電時(shí)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(chǔ)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。
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(shí)間調(diào)節(jié)分辨率為20ms。逆變直流點(diǎn)焊機(jī)時(shí)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(shí),過零時(shí)間長,影響更大;逆變直流點(diǎn)焊機(jī)輸出電流為脈動(dòng)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(shí)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(shí)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。
1)焊接質(zhì)量
電容貯能焊機(jī)將電容中儲(chǔ)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(shí)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(shí)間通過逆變周期數(shù)調(diào)節(jié),焊接能量可由電流和時(shí)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(chǔ)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。
焊接時(shí)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。
電阻焊時(shí)的每一個(gè)焊接循環(huán)中,自焊接電流接通到停止的持續(xù)時(shí)間,稱焊接接通時(shí)間,簡稱焊接時(shí)間。
焊接時(shí)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(huì)產(chǎn)生噴濺;②焊接時(shí)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(dòng)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(shí)間對拉伸載荷的影響。
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(huì)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(shí),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(shí)會(huì)出現(xiàn)未焊透缺陷。
一般認(rèn)為,在增大電極壓力的同時(shí),適當(dāng)加大焊接電流或焊接時(shí)間,以維持焊接區(qū)加熱程度不變。同時(shí),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(dòng)對焊點(diǎn)強(qiáng)度的不良影響。此時(shí)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(shí)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。
電極頭是指點(diǎn)焊時(shí)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(shí),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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