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主流电阻焊技术的比较

系列中频直流逆变式点凸焊机

n 是目前国际先进的电阻焊产品;

n 具有无可比拟的焊接稳定性;

n 低运行成本:

• 三相电源平衡输入,功率因数高达95%;

• 次级回路几乎没有感应能量损失;

• 较低的焊接电流和电极压力;

• 节约能量达30%以上;

• 电极寿命提高1倍以上,减少电极修磨时间;

• 大幅度节约电力安装和水、气等辅助设施的安装成本;

n 更准确、更快速、更全面地控制和分析焊接参数;

n 更短的焊接时间,提高生产效率。

n 应用于大部分金属材料焊接效果会更好;

n 三种焊接电源的原理简图

单相交流焊机

n 最常见的电阻焊机型式;

一般用可控硅移相控制。由于工作频率(50Hz)的限制,其焊接电流的最小调节周期需0.02s(即一个周波);

n 每个周波都有过零区,特别在小焊接规范时,过零时间可能高达预定焊接时间的50%以上 。热量损失严重 ,这对于热导性良好的材料(如AlCu及其合金)和热强钢等的焊接是极为不利的。而在连续缝焊的情况下则会限制焊接速度的提高。

单相交流焊机的电流发散现象

n 交流电流在通过焊接区时,由于趋表效应而出现发散现象,显然能量利用不充分。

单相交流焊机交变电磁力的影响

n 电阻焊的对象大多是钢铁之类的铁磁材料,工件进入焊机的电极臂间就会引起次级回路电感量的变化,引起焊接电流的不稳定,从而导致焊接质量的波动;

n 强大的焊接电流使电极臂受到交变电磁力的干扰,从而导致电极压力的不稳定,影响焊接质量。

电容储能焊机

n 焊接时间很短,一般只有0.003~0.006s(通常放电时间不作控制)。焊点表面氧化和变形很少;

n 特别适用于厚度差别大的材料焊接 ;

n 输出和输入完全分隔,不受外部电源变化影响,保持恒定功率输出;

n 对大多数材料来说,储能焊机的焊接规范太硬了;

n 设备价格比较高;

n 电容器寿命相对较短。

三相次级整流焊机

n 输出电流为有少量波动的直流电,交变电磁力的影响很小;

n 三相输入,有利于电网的平衡。功率因数比较高;

n 一般用于大功率焊机;

n 一般用可控硅移相控制。由于工作频率(50Hz)的限制,其焊接电流的最小调节周期需0.02s(即一个周波);

n 体积较大,造价比较高。

中频直流逆变电源的调制过程

中频焊机实测的电流波形

中频焊机的优点

普通交流或次级整流焊机中焊接变压器的工作频率与工业电网的频率相同(故可将其称之为工频电阻焊机),而中频逆变电阻焊机的焊接变压器工作频率则高达1000Hz,这就是两类焊机的根本区别。正是这种区别使得逆变电阻焊机具有许多独特的优点 。

一、 焊接电流无过零效应

交流电阻焊机提供的焊接电流每个周期(20ms)有二次过零,在此期间焊接区不仅没有得到电流加热而且散热过程却没有停止 ,热量损失严重 。

逆变电阻焊机输出的是纹波极小的直流电流,没有过零效应,因而在轻合金、耐热钢、精密件、高速缝焊及焊接质量要求高的场合具有不可替代的优势。

二、 具有电流集束作用

交流电流在通过焊接区时,由于趋表效应而出现发散现象。与此相反,逆变式焊机输出纹波很小的直流电流通过焊接区时有向中心集中的集束作用。它能使焊接热量集中、焊点周围热影响区减小。这一特点对多层板和厚板的焊接尤其重要;

由于直流焊接电流的集束作用和没有过零效应使得在同样焊接条件下,采用逆变焊机时所用的焊接电流比交流焊接时可降低25%~30%(这是中频逆变焊机运行成本低的特点之一)

电极冷却要求有所降低,可以减少冷却水消耗;(这是中频逆变焊机运行成本低的特点之二)

直流焊接电流的集束作用极少产生焊接飞溅,提高电极使用寿命1倍以上,并节省了电极修磨时间,提高了生产效率。 (这是中频逆变焊机运行成本低的特点之三)

三、焊接变压器重量轻、体积小

n 变压器计算的基本公式 —— U=4.44 f n S B

其中:U — 变压器绕组电压

f — 变压器工作频率

n — 变压器绕组匝数

S — 变压器铁芯截面积

B — 变压器铁芯磁通密度

n 从公式可知,对容量一定的变压器,决定其体积和重量的主要因素n(绕组匝数)和 S(铁芯截面)与工作频率是成反比关系。即可通过提高工作频率的途径减少绕组匝数和铁芯截面。在目前的设计和制造水平下,1000Hz逆变式焊接变压器的重量仅是同等容量工频焊接变压器的1/5~1/3

n 焊接变压器体积和重量的大幅度减小可使焊机的结构紧凑、重量减轻、安装维修方便。特别是对悬挂式点焊钳而言,可方便地实现焊钳与变压器的一体化。

四、 电源三相负截平衡

交流电阻焊机只能单相供电,破坏了电网平衡,严重影响了其他用电设备的正常运行。因此,也使大容量交流电阻焊机的使用受到限制。

逆变式电阻焊机由电源三相供电,其运行不影响电网的三相平衡。

五、 功率因数高

焊机的功率因数是影响供电设备利用率的重要指标,若焊机的功率因数提高一倍则对供电容量的要求减少1/2

由于电阻焊机输出的是低电压、大电流。因此,焊机次级回路的电感作用明显,它使得交流电阻焊机的功率因数只能达到0.3~0.5 。而逆变式电阻焊机输出的是直流焊接电流,焊机的功率因数可以高达0.95 。因此,逆变式电阻焊机对供电容量的要求还不到同等容量交流焊机的1/2(这是中频逆变焊机运行成本低的特点之四)

电网电缆截面积可大幅度减小。(这是中频逆变焊机运行成本低的特点之五)

六、 不受铁磁材料的影响

电阻焊的对象大多是钢铁之类的铁磁材料,工件进入焊机的电极臂间就会引起次级回路电感量的变化,引起焊接电流的不稳定,从而导致焊接质量的波动。

对于逆变式焊机而言,其输出的直流焊接电流基本上不受次级回路感抗变化的影响,因此在焊接钢铁及其他磁性材料时焊接规范不会因工件位置的不同而改变,这一特点对于长臂焊机特别重要

七、 避免了交变电磁力
对焊接压力的干扰

焊接压力的稳定是实现优质焊接的重要条件。交流电阻焊时,强大的焊接电流使电极臂受到交变电磁力的干扰,从而导致电极压力的不稳定,影响焊接质量。

逆变电阻焊机输出的是直流焊接电流且纹波很小,不会影响电极压力的稳定,因此,可以用更小的焊接压力完成工作。(这是中频逆变焊机运行成本低的特点之六)

八、 控制精度高、速度快 、分析准

普通工频电阻焊机(包括交流和次级整流焊机)一般是用可控硅移相控制。由于工作频率(50Hz)的限制,其焊接电流的最小调节周期也需20ms(即一个周波)

中频逆变电源的工作频率是1000Hz,其焊接电流的最小调节周期只有1ms (一个周波)

因此中频逆变电源可以更精确地控制电流输出,更快地达至设定电流,能更快地完成焊接,焊接过程也更为可靠;

基于整个中频逆变系统的先进性,可以更多、更准确地分析焊接参数。

中频焊机与交流焊机实测的对比数据




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