簡(jiǎn)述國(guó)產(chǎn)高頻逆變螺柱焊機(jī)及其技術(shù)性能
- 2014-08-06 11:10:00
- admin 原創(chuàng)
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深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 劉孫東
(深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 深圳 518029)
摘要:應(yīng)用高頻逆變技術(shù)、全橋軟開(kāi)關(guān)技術(shù)和DSP數(shù)字控制技術(shù)生產(chǎn)的高頻逆變長(zhǎng)、短周期電弧式螺柱焊機(jī)的基本原理、技術(shù)性能;高頻逆變螺柱焊機(jī)與工頻螺柱焊機(jī)相比的技術(shù)優(yōu)勢(shì),及其高頻逆變螺柱焊機(jī)所具有的市場(chǎng)前景。
關(guān)鍵詞:高頻逆變螺柱焊;電弧式螺柱焊;儲(chǔ)能式螺柱焊;螺柱焊接
螺柱焊接機(jī)是一種將螺柱通過(guò)焊槍,直接焊接在母材上的一種焊接設(shè)備,是機(jī)械制造、五金、建筑等行業(yè)最常用的工具。使用螺柱焊機(jī)焊接螺柱,在接過(guò)程中,不需要填充料,焊接直徑較小的焊釘時(shí),也不需要任何保護(hù),是一種焊接工藝簡(jiǎn)單,焊接牢固度好,成本低,效率高的焊接方式。這種焊接方式最早流行于歐美,近些年才開(kāi)始在我國(guó)推廣,而且使用還不夠廣泛。但隨著我國(guó)螺柱焊機(jī)制造水平的不斷提高,以及螺柱焊機(jī)使用效果逐漸被更多的人所認(rèn)識(shí),螺柱焊機(jī)必將在我國(guó)得到廣泛使用。
螺柱焊機(jī)分二大類(lèi),第一類(lèi)是電容儲(chǔ)能螺柱焊機(jī)。電容儲(chǔ)能螺柱焊機(jī)顧名思義,就是依靠電容將能量?jī)?chǔ)存起來(lái),由控制系統(tǒng)控制電容放電,達(dá)到將螺柱焊接牢固的目的。電容儲(chǔ)能螺柱焊機(jī)具有設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單、耗電量小、焊接時(shí)間短、操作方便、在焊接薄板時(shí)不宜變形等優(yōu)點(diǎn),是五金機(jī)箱機(jī)柜等制造行業(yè)常用的工具。
第二類(lèi)是長(zhǎng)短周期電弧式螺柱焊機(jī)。長(zhǎng)周期電弧式螺柱焊機(jī)是指焊接時(shí)間一般在300-2000 mS之間的螺柱焊機(jī);這種螺柱焊機(jī)一般功率較大,焊接螺柱直徑較大,是機(jī)械制造、建筑、鋼構(gòu)等行業(yè)常用的工具。短周期電弧式螺柱焊機(jī)是指焊接時(shí)間在焊接時(shí)間一般在5-200mS之間的螺柱焊機(jī)。這種螺柱焊機(jī)焊接螺柱直徑較小,控制精度要求較高,是汽車(chē)、造船和五金行業(yè)必備的焊接工具。
長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)的電容儲(chǔ)能螺柱焊機(jī)的技術(shù)比較成熟,而電弧式螺柱焊機(jī)的主流技術(shù)仍然是采用五十赫茲的工頻變壓器;長(zhǎng)周期的機(jī)器體積大、分量重、耗能高、施工操作現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)不便;短周期的機(jī)器控制精度差、能耗高、焊接質(zhì)量不穩(wěn)定、薄板容易焊穿,許多對(duì)焊接質(zhì)量要求較高的企業(yè),這類(lèi)螺柱焊機(jī)仍然依靠進(jìn)口。
為改變這種局面,中國(guó)焊接界同仁屢敗屢戰(zhàn),經(jīng)過(guò)十幾年的努力,終于研制成功了高頻逆變電弧式螺柱焊機(jī)。高頻逆變螺柱焊機(jī)分為短周期和長(zhǎng)周期兩種。高頻逆變短周期螺柱焊機(jī)的焊接時(shí)間一般在5-200mS之間,焊接電流最大可達(dá)2000A;可焊接螺柱直徑在2mm-12mm之間;高頻逆變長(zhǎng)周期螺柱焊機(jī)的焊接時(shí)間一般在300ms-2000ms之間,焊接電流最大可達(dá)2500A;可焊接直徑在8mm-25mm以?xún)?nèi)的螺柱(栓釘)。
無(wú)論是長(zhǎng)周期還是短周期,高頻逆變螺柱焊機(jī)都采用了IGBT逆變技術(shù),全橋軟開(kāi)關(guān)技術(shù)和DSP數(shù)字控制技術(shù),具有變壓器體積小、整機(jī)分量輕、耗電量少、控制精度高、焊接質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)。其中高頻逆變短周期螺柱焊機(jī)整機(jī)重量在60KG以?xún)?nèi);高頻逆變長(zhǎng)周期螺柱焊機(jī)整機(jī)重量在120KG以?xún)?nèi)。
高頻逆變螺柱焊機(jī)的工作原理如下:
三相50HZ的交流的電經(jīng)過(guò)電磁兼容電路、三相整流橋、軟起動(dòng)電路、平滑濾波電路、橋式開(kāi)關(guān)電路。再由DSP產(chǎn)生的PWM控制信號(hào)經(jīng)已隔離驅(qū)動(dòng)電路控制IGBT的通斷,再經(jīng)過(guò)高頻變壓器和軟開(kāi)關(guān)換流電路將能量傳遞到輸出整流濾波電路,經(jīng)螺柱自動(dòng)送料機(jī)、半自動(dòng)螺柱焊槍(手動(dòng)螺柱焊槍?zhuān)?duì)螺柱進(jìn)行焊接。焊接電流最高達(dá)2500A,輸出功率最高達(dá)150KW。
其中高頻變壓器是利用鐵氧體材料,經(jīng)過(guò)特殊工藝制作而成。DSP逆變控制器,是通過(guò)DSP產(chǎn)生的PMW信號(hào)經(jīng)M57962L放大后,驅(qū)動(dòng)橋路IGBT,然后經(jīng)變壓器,變壓、整流、濾波輸出弧焊電流的。信號(hào)反饋電路有四個(gè)環(huán)路,兩個(gè)電流內(nèi)環(huán):一個(gè)電流外環(huán)和一個(gè)電壓外環(huán)。
該機(jī)器設(shè)有溫度監(jiān)測(cè)和保護(hù)電路,通過(guò)DSP可監(jiān)測(cè)前、后橋散熱板的溫度,并對(duì)其進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)和告警。設(shè)有電源電壓,直流母線電壓和控制電源電壓監(jiān)控電路,通過(guò)DSP進(jìn)行監(jiān)測(cè)和告警。主電路結(jié)構(gòu)緊湊,布局合理,很好的解決了IGBT、超快速二極管和高頻變壓器的散熱問(wèn)題。短周期螺柱焊機(jī)工作時(shí)暫載率大于10%,長(zhǎng)周期螺柱焊機(jī)工作時(shí)暫載率大于30%。
高頻逆變螺柱焊機(jī)采用了零電壓和零電流高頻軟開(kāi)關(guān)電源技術(shù)和DSP脈寬調(diào)制技術(shù),簡(jiǎn)化了硬件電路。通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)反饋電流、電壓的控制和整機(jī)的保護(hù)。其工作頻率高達(dá)20KHZ,具有響應(yīng)速度快、控制精度高、效率高、環(huán)保節(jié)電、成本低、輸出功率最高可達(dá)150KW,基本上滿(mǎn)足了我國(guó)各行業(yè)對(duì)螺柱焊機(jī)的需要。
另外,該機(jī)器還采用了彩色顯示屏、中英文菜單、觸摸屏操作。不但人機(jī)界面友好,而且操作簡(jiǎn)單明了,快捷方便。
高頻逆變螺柱焊機(jī)與傳統(tǒng)的工頻螺柱焊機(jī)相比,具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì):
(1).提高了變壓器的性能,長(zhǎng)周期螺柱焊機(jī)的變壓器也只有十幾公斤,輸出功率最高達(dá)150KW,焊接電流最高達(dá)2500A,整機(jī)體積大為減小,重量大為減輕,現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)非常方便,而且比工頻電弧螺柱焊機(jī)節(jié)能30%以上。就長(zhǎng)周期高頻逆變螺柱焊機(jī)的所采用的技術(shù)和具有的功能而言,其技術(shù)水平已經(jīng)據(jù)世界領(lǐng)先地位。
(2).高頻逆變螺柱焊機(jī)由于引入了電磁兼容、軟啟動(dòng)和電容濾波電路,減少對(duì)自身的干擾和電網(wǎng)的污染。
(3).高頻逆變螺柱焊機(jī)采用了數(shù)字化電路,簡(jiǎn)化了硬件控制電路,減少了調(diào)試和維護(hù)程序降低的運(yùn)營(yíng)成本。
(4).高頻逆變螺柱焊機(jī)采用了DSP數(shù)字控制技術(shù),相應(yīng)速度以微秒計(jì)算,提高了螺柱焊機(jī)的動(dòng)態(tài)特性和控制精度,使之焊接性能更加穩(wěn)定可靠,尤其是薄板焊接更具有優(yōu)勢(shì)。
(5)高頻逆變螺柱焊機(jī)具有完善的保護(hù)功能,減少了螺柱焊機(jī)的故障率;具有完善的故障顯示功能,使得故障檢查更為簡(jiǎn)單,故障維修更為方便。
目前,高頻逆變短周期螺柱焊機(jī)已經(jīng)在一汽大眾、北京奔馳等多個(gè)汽車(chē)生產(chǎn)廠家使用,完全可以代替進(jìn)口螺柱焊機(jī);高頻逆變長(zhǎng)周期螺柱焊機(jī)也在我國(guó)多個(gè)重點(diǎn)建設(shè)工程中得到廣泛運(yùn)用。
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