JYD系列逆變直流電阻焊接電源是采用IGBT逆變技術、微機控制技術和現代電力電子技術開發(fā)的新型電源。該設備原理見圖1。由于采用AC-DC-AC-DC的變換技術,時間控制達到毫秒級精度、控制響應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;逆變技術還使設備具有小型、節(jié)能高效等一系列優(yōu)點;微控制器(MCU)與電子技術的采用使該設備具備現代設備的優(yōu)秀功能,包括數字控制、監(jiān)控、故障診斷與保護、數據傳輸等,設備功能齊全、靈活方便、適應面廣。該類設備特別適合于銅、鋁等有色金屬材料的點焊、合金材料的點焊、精密零件的點焊和高質量產品的點焊。
JYD液晶顯示系列逆變式電阻焊電源的特點:
1)直流輸出。焊接電流為脈動直流(且波紋度?。?,無交流過零不連續(xù)加熱工件的缺點,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)逆變橋采用軟開關技術,減小開關損耗,減小電磁干擾。
4)具有電流失常、監(jiān)控值超限、網壓超限、過熱等故障診斷與報警功能。
5)逆變橋電流失常自動關斷,增強系統(tǒng)保護。
6)三段加熱設定,帶電流緩升緩降功能,時間寬范圍設定(0-250ms或0-1s),適用復雜焊接過程需要。
7)20組參數儲存,方便多種焊接品種使用。
8)240x128 LCD顯示,同時顯示多種內容。
9)較強的外部通訊功能:焊接結束、故障、計數信號、RS-232數據通訊口(選配),便于自動焊使用。
10)數據存儲采用EEPROM,無電池壽命問題。
11)響應速度快。由于采用了較高的逆變頻率(4kHz、1kHz),具體型號機器的逆變頻率可查閱表1。通電時間控制周期為0.25ms或1ms,比通常交流焊機的20ms提高80或20倍,控制精度明顯提高。與電容儲能焊機相比,無需充放電,可控性明顯增強,特別適合于精密件的焊接和高質量、高精度、高速度焊接。
①焊接質量
工頻交流焊機的調節(jié)周期較長,對50Hz的電網,焊接時間調節(jié)分辨率為20ms。逆變直流點焊機時間調節(jié)分辨率可達0.25ms(4kHz逆變頻率),控制精度高。逆變焊機的反饋控制的響應速度明顯加快,輸出穩(wěn)定性好。
工頻交流焊機由于電流過零的影響,熱效率低,用晶閘管調節(jié)電流,當電流百分比偏小時,過零時間長,影響更大;逆變直流點焊機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
工頻交流焊機由于電流過零的影響,加熱時間相對較長。逆變電阻點焊機為直流輸出,加熱集中,焊接時間縮短。
③節(jié)能效果
工頻交流點焊機工作在50Hz,變壓器損耗大,焊機功率因素低,回路損耗大。逆變焊機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設備體積與重量
工頻交流焊機的變壓器鐵心較大,同樣功率條件下設備較笨重。逆變直流電阻點焊機變壓器大大減小,設備較輕巧。
1)焊接質量
電容貯能焊機將電容中儲存的能量一次性釋放給焊接回路,輸出能量調節(jié)靠控制電容的充電能量完成,通常有調節(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節(jié)。逆變直流焊機為較平穩(wěn)的直流,電流通過逆變脈寬調節(jié),時間通過逆變周期數調節(jié),焊接能量可由電流和時間精確控制。
2)焊接速度
電容貯能焊機需要合理的電容充電過程(否則電容容易損壞),降低了生產速度。逆變電阻點焊機沒有這一過程,焊接速度高。
3)節(jié)能效果
電容貯能焊機的變壓器實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)設備體積與重量
電容貯能焊機的變壓器鐵心大,儲能電容也占據相當的空間,設備笨重。逆變直流電阻點焊機變壓器小、沒有龐大的電容器組,設備較輕巧。
焊接時流經焊接回路的電流稱焊接電流。焊接電流是最重要的點焊參數,調節(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,使熱源強度不足而不能形成熔核或熔核尺寸甚小,因此焊點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,內部熱源發(fā)熱量急劇增大,熔核尺寸穩(wěn)定增大,因而焊點拉剪載荷不斷提高(一般情況下,焊點拉剪載荷正比于熔核直徑)。臨近C點區(qū)域,由于板間翹離限制了熔核直徑的擴大和溫度場進入準穩(wěn)態(tài),因而焊點拉剪載荷變化不大。
C點以后 由于電流過大,使加熱過于強烈,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的變化對焊點拉剪載荷的影響愈敏感。
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。但應注意兩點:①C點以后曲線并不立即下降,這是因為盡管熔核尺寸已達飽和,但塑性環(huán)還可有一定擴大,再加之熱源加熱速率較和緩,因而一般不會產生噴濺;②焊接時間對代表接頭塑性指標的延性比影響較大,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)點焊接頭,還應考慮焊接時間對拉伸載荷的影響。
電極壓力也是點焊的重要參數之一。電極壓力過大或過小都會使焊點承載能力降低和分散性變大,尤其對拉伸載荷影響更甚。當電極壓力過小時,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)擴展速度,從而產生嚴重噴濺。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,嚴重時會出現未焊透缺陷。
一般認為,在增大電極壓力的同時,適當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強度的不良影響。此時不僅使焊點強度維持不變,穩(wěn)定性亦可大為提高。
電極壓力選擇時還應考慮以下因素:①高溫強度愈大的金屬,電極壓力應相應增大;②焊接規(guī)范愈硬,則電極壓力應相應增大;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,均使焊接區(qū)加熱程度減弱,因而熔核尺寸減小,使焊點承載能力降低。
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