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(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。

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(dòng)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(duì)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(zhǎng)。

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。

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(zhǎng)，對(duì)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(zhǎng)，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(duì)較長(zhǎng)。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。

逆變點(diǎn)焊電源與電容儲(chǔ)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(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?jī)煞N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。

焊接電流對(duì)電阻焊接頭性能的影響

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(duì)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(chǎng)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(duì)焊點(diǎn)拉剪載荷的影響愈敏感。

焊接時(shí)間對(duì)電阻焊接頭性能的影響

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(jiǎn)稱焊接時(shí)間。

焊接時(shí)間對(duì)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)：① C 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(duì)代表接頭塑性指標(biāo)的延性比影響較大，因此，對(duì)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(duì)拉伸載荷的影響。

電極壓力對(duì)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(huì)使焊點(diǎn)承載能力降低和分散性變大，尤其對(duì)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(duì)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(duì)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。

電極端面尺寸對(duì)電阻焊接頭性能的影響

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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