JYD系列逆變直流電阻焊接電源是采用IGBT 逆變技術(shù)、微機控制技術(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;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、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?,設(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焊、合金材料的點焊、精密零件的點焊和高質(zhì)量產(chǎn)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(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,增強系統(tǒng)保護。
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)較強的外部通訊功能:焊接結(jié)束、故障、計數(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(zhì)量、高精度、高速度焊接。
①焊接質(zhì)量
工頻交流焊機的調(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 。逆變直流點焊機時間調(diào)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(yīng)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(diào)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(shè)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(shè)備較笨重。逆變直流電阻點焊機變壓器大大減小,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(shè)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(jù)相當?shù)目臻g,設(shè)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(shè)備較輕巧。
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(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(yīng)注意兩點:① C 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(chǎn)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(yīng)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(shù)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(chǎn)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(xiàn)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(yīng)考慮以下因素:①高溫強度愈大的金屬,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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