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主流電阻焊技術的比較

系列中頻直流逆變式點凸焊機

n 是目前國際先進的電阻焊産品;

n 具有無可比拟的焊接穩定性;

n 低運行成本:

• 三相電源平衡輸入,功率因數高達95%;

• 次級回路幾乎沒有感應能量損失;

• 較低的焊接電流和電極壓力;

• 節約能量達30%以上;

• 電極壽命提高1倍以上,減少電極修磨時間;

• 大幅度節約電力安裝和水、氣等輔助設施的安裝成本;

n 更準确、更快速、更全面地控制和分析焊接參數;

n 更短的焊接時間,提高生産效率。

n 應用于大部分金屬材料焊接效果會更好;

n 三種焊接電源的原理簡圖

單相交流焊機

n 最常見的電阻焊機型式;

一般用可控矽移相控制。由于工作頻率(50Hz)的限制,其焊接電流的最小調節周期需0.02s(即一個周波);

n 每個周波都有過零區,特别在小焊接規範時,過零時間可能高達預定焊接時間的50%以上 。熱量損失嚴重 ,這對于熱導性良好的材料(如AlCu及其合金)和熱強鋼等的焊接是極為不利的。而在連續縫焊的情況下則會限制焊接速度的提高。

單相交流焊機的電流發散現象

n 交流電流在通過焊接區時,由于趨表效應而出現發散現象,顯然能量利用不充分。

單相交流焊機交變電磁力的影響

n 電阻焊的對象大多是鋼鐵之類的鐵磁材料,工件進入焊機的電極臂間就會引起次級回路電感量的變化,引起焊接電流的不穩定,從而導緻焊接質量的波動;

n 強大的焊接電流使電極臂受到交變電磁力的幹擾,從而導緻電極壓力的不穩定,影響焊接質量。

電容儲能焊機

n 焊接時間很短,一般隻有0.003~0.006s(通常放電時間不作控制)。焊點表面氧化和變形很少;

n 特别适用于厚度差别大的材料焊接 ;

n 輸出和輸入完全分隔,不受外部電源變化影響,保持恒定功率輸出;

n 對大多數材料來說,儲能焊機的焊接規範太硬了;

n 設備價格比較高;

n 電容器壽命相對較短。

三相次級整流焊機

n 輸出電流為有少量波動的直流電,交變電磁力的影響很小;

n 三相輸入,有利于電網的平衡。功率因數比較高;

n 一般用于大功率焊機;

n 一般用可控矽移相控制。由于工作頻率(50Hz)的限制,其焊接電流的最小調節周期需0.02s(即一個周波);

n 體積較大,造價比較高。

中頻直流逆變電源的調制過程

中頻焊機實測的電流波形

中頻焊機的優點

普通交流或次級整流焊機中焊接變壓器的工作頻率與工業電網的頻率相同(故可将其稱之為工頻電阻焊機),而中頻逆變電阻焊機的焊接變壓器工作頻率則高達1000Hz,這就是兩類焊機的根本區别。正是這種區别使得逆變電阻焊機具有許多獨特的優點 。

一、 焊接電流無過零效應

交流電阻焊機提供的焊接電流每個周期(20ms)有二次過零,在此期間焊接區不僅沒有得到電流加熱而且散熱過程卻沒有停止 ,熱量損失嚴重 。

逆變電阻焊機輸出的是紋波極小的直流電流,沒有過零效應,因而在輕合金、耐熱鋼、精密件、高速縫焊及焊接質量要求高的場合具有不可替代的優勢。

二、 具有電流集束作用

交流電流在通過焊接區時,由于趨表效應而出現發散現象。與此相反,逆變式焊機輸出紋波很小的直流電流通過焊接區時有向中心集中的集束作用。它能使焊接熱量集中、焊點周圍熱影響區減小。這一特點對多層闆和厚闆的焊接尤其重要;

由于直流焊接電流的集束作用和沒有過零效應使得在同樣焊接條件下,采用逆變焊機時所用的焊接電流比交流焊接時可降低25%~30%(這是中頻逆變焊機運行成本低的特點之一)

電極冷卻要求有所降低,可以減少冷卻水消耗;(這是中頻逆變焊機運行成本低的特點之二)

直流焊接電流的集束作用極少産生焊接飛濺,提高電極使用壽命1倍以上,并節省了電極修磨時間,提高了生産效率。 (這是中頻逆變焊機運行成本低的特點之三)

三、焊接變壓器重量輕、體積小

n 變壓器計算的基本公式 —— U=4.44 f n S B

其中:U — 變壓器繞組電壓

f — 變壓器工作頻率

n — 變壓器繞組匝數

S — 變壓器鐵芯截面積

B — 變壓器鐵芯磁通密度

n 從公式可知,對容量一定的變壓器,決定其體積和重量的主要因素n(繞組匝數)和 S(鐵芯截面)與工作頻率是成反比關系。即可通過提高工作頻率的途徑減少繞組匝數和鐵芯截面。在目前的設計和制造水平下,1000Hz逆變式焊接變壓器的重量僅是同等容量工頻焊接變壓器的1/5~1/3

n 焊接變壓器體積和重量的大幅度減小可使焊機的結構緊湊、重量減輕、安裝維修方便。特别是對懸挂式點焊鉗而言,可方便地實現焊鉗與變壓器的一體化。

四、 電源三相負截平衡

交流電阻焊機隻能單相供電,破壞了電網平衡,嚴重影響了其他用電設備的正常運行。因此,也使大容量交流電阻焊機的使用受到限制。

逆變式電阻焊機由電源三相供電,其運行不影響電網的三相平衡。

五、 功率因數高

焊機的功率因數是影響供電設備利用率的重要指标,若焊機的功率因數提高一倍則對供電容量的要求減少1/2

由于電阻焊機輸出的是低電壓、大電流。因此,焊機次級回路的電感作用明顯,它使得交流電阻焊機的功率因數隻能達到0.3~0.5 。而逆變式電阻焊機輸出的是直流焊接電流,焊機的功率因數可以高達0.95 。因此,逆變式電阻焊機對供電容量的要求還不到同等容量交流焊機的1/2(這是中頻逆變焊機運行成本低的特點之四)

電網電纜截面積可大幅度減小。(這是中頻逆變焊機運行成本低的特點之五)

六、 不受鐵磁材料的影響

電阻焊的對象大多是鋼鐵之類的鐵磁材料,工件進入焊機的電極臂間就會引起次級回路電感量的變化,引起焊接電流的不穩定,從而導緻焊接質量的波動。

對于逆變式焊機而言,其輸出的直流焊接電流基本上不受次級回路感抗變化的影響,因此在焊接鋼鐵及其他磁性材料時焊接規範不會因工件位置的不同而改變,這一特點對于長臂焊機特别重要

七、 避免了交變電磁力
對焊接壓力的幹擾

焊接壓力的穩定是實現優質焊接的重要條件。交流電阻焊時,強大的焊接電流使電極臂受到交變電磁力的幹擾,從而導緻電極壓力的不穩定,影響焊接質量。

逆變電阻焊機輸出的是直流焊接電流且紋波很小,不會影響電極壓力的穩定,因此,可以用更小的焊接壓力完成工作。(這是中頻逆變焊機運行成本低的特點之六)

八、 控制精度高、速度快 、分析準

普通工頻電阻焊機(包括交流和次級整流焊機)一般是用可控矽移相控制。由于工作頻率(50Hz)的限制,其焊接電流的最小調節周期也需20ms(即一個周波)

中頻逆變電源的工作頻率是1000Hz,其焊接電流的最小調節周期隻有1ms (一個周波)

因此中頻逆變電源可以更精确地控制電流輸出,更快地達至設定電流,能更快地完成焊接,焊接過程也更為可靠;

基于整個中頻逆變系統的先進性,可以更多、更準确地分析焊接參數。

中頻焊機與交流焊機實測的對比數據




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時間:2013/7/25 關閉
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