welcome to www.chinaweld.com.cn   [英文版]
 
焊接工艺
   您现在的位置是:中国焊接网
 
电阻焊设备的选择
双击自动滚屏 发布者:chinaweld 发布时间:11/20/2007 阅读:10315

 

电阻焊设备的选择

  

一、概述

1. 分类及组成

电阻焊设备是指利用电阻加热原理进行焊接的一种设备。按焊接工艺特点分,电阻焊设备分为点焊机、凸焊机、缝焊机和对焊机四类;若按供能方式分,则有单项工频焊机、二次整流焊机、三相低频焊机、储能焊机和逆变式焊机等。目前产量最多、应用最广的是单项工频焊机,但由于它的负载功率因数低和对电网造成不利影响等缺点,所以近年逐渐发展了后面这几种电阻焊机,其中逆变式电阻焊机成为今后发展的主流。

一般电阻焊设备由三个主要部分组成。

① 以阻焊变压器为主,包括电极与二次侧回路组成的焊接回路。

② 由机架和有关夹持工件以及施加焊接压力的传动机构组成的机械装置。

③ 能按要求接能电源,并可控制焊接程序中各阶段时间及调节焊接电流的控制电路。

2. 基本构成

1)电阻焊设备的主电力回路  电阻焊设备的主电力电路又称功率电路。它包括从电网开始的所有一、二次主电流所流经的路程组件,见图1

在单相工频电阻焊机的主电力电路中〔图1(a)〕,包括机械的或电子的开关装置、焊接变压器和二次焊接回路组件;在电容储能焊机的主电力电路中〔图1(b)〕,包括直接接入电网的整流装置、充电电容器组、极性转换开关、充放电开关、分流二极管、焊接变压器和二次回路组件;在低频电阻焊机的电路中〔图1(c)〕,包括整流装置、极性转换开关、焊接变压器和二次回路组件;二次整流电阻焊机中〔图1(d)〕包括开关装置、焊接变压器、二次整流组件和其他二次回路组件;逆变式电阻机中〔图1(e)〕,包括整流装置、逆变器、焊接变压器和二次整流组件(直流点焊时)。

2)电阻焊机的机械装置  电阻焊机的机械装置包括机架、电极加压机构、夹紧、顶锻机构、电极蜗杆、传动机构等。

机架应具有足够的刚性、稳定性和满足安装要求,目前多采用钢板或钢管的焊接结构。

电极加压机构有杠杆传动、电动凸轮传动、气压传动、气-液压传动等多种形式。可以使电极做直线或弧线运动,但以直线运动最好。焊前应能调节压力和施焊位置,加压要快速,摩擦力小,当焊件厚度变化时,压力应无显著变化。

夹紧机构有弹簧、偏心凸轮、螺旋、气压、液压及气-液压等多种形式,要求有足够的夹紧力和接触面积,夹紧过程快速而平稳,顶锻时焊件不能滑动,钳口的距离和对中应能调节。

顶锻机构有弹簧、杠杆-弹簧、电动凸轮、气压、液压及气-液等形式,均应保证有足够的顶锻力和顶锻速度。

高频对接缝焊的传动机构一般经蜗杆副、齿轮副减速,也可用谐波减速装置。

3)电阻焊设备的控制装置  电阻焊设备的控制装置是用以实现焊接电流、电极压力、夹紧力、顶锻力等工艺参数的调节与控制,保证焊接循环中各阶段工艺参数的动态波形相互匹配及时间控制。对要求严格控制焊接质量的焊机可实现工艺参数的自动控制和适量监控。

二、电阻焊电源的电气性能

1. 单项工频电阻焊电源

单项工频电阻焊电源使用最广,其功率由0.5kVA500kVA,甚至更大。他由电网直接供电给阻焊变压器,图1(a)是它的主电力电路。接入380V的网路电压(小功率也可用220V),通过断续器和级数调节器输入到变压器的一次侧,于是在二次侧及二次回路中获得一个正弦波或接近正弦波的焊接电流。

2. 三相低频电阻焊机

三相低频焊机是一种由特殊的、具有三相一次线圈和单相二次线圈的阻焊变压器构成的焊机。阻焊变压器的铁心截面一般都较大。具有低频焊机的特点。

① 二次回路的感抗小,可降低焊接时的需用功率,功率因数也可提高到0.95左右。

② 三相负荷,克服了电网负荷不平衡的现象。

③ 控制线路设计精确,抗干扰能力强,焊接质量稳定可靠。

3. 二次侧整流电阻焊电源

二次整流电阻焊电源是通过大功率整流器把阻焊变压器二次侧交流电整流,以直流电供焊接用的一种电阻焊电源。一般二次整流焊接电源有单相全波整流、三相半波整和三相全波整流三种类型。

主电路为三相供电,有利于网路负载均衡,有三对反向并联的晶闸管控制电流大小,调节过的电流经过焊接变压器二次上的硅整流器整流后供焊接用。

二次整流输出的电流并非平直流而是有交流分量,为了抑制交流分量,增加直流分量,焊接回路中应保持一定的感抗。

三、点焊机和凸焊机

1)摇臂式点焊机  摇臂式点焊机是最简单的固定式点焊机。是利用杠杆原理由上电极臂施加电极压力,上、下电极臂为长的圆柱形构件,即传递电极压力,又传递焊接电流。上电极绕上极臂的支承轴做圆弧运动,当上、下电极与工件接触加压时,上、下电极臂必须处于平行位置,才能获得良好的加压状态。电极臂必须有足够刚度,否则电极间会发生滑移。

摇臂式点焊机有三种操作方式:脚踏、气动和电动机凸轮。

摇臂式点焊机由于上电极的运动轨迹是圆弧形的,因而不适宜作凸焊。

2)直压式焊机  直压式焊机适用于点焊及凸焊。这类焊机的上电极在有导向构件的控制下做直线运动。

点焊机的臂伸长度是指电极中心线与机架平面之间的距离。凸焊机的臂伸长度是指气缸中心线与机架平面之间的距离。凸焊机的刚性要求高,故臂伸长较小,为了扩大使用范围,点焊机的臂伸长度一般较大。

3)移动式焊机  移动式焊机分为两类:悬挂式焊机和便携式焊机。移动式焊机的控制箱可与阻焊变压器安装在一起悬挂在一定的空间位置,也可单独放置在地面,以便于调节。

移动式焊机的最新发展是将焊钳安装在机械手上,通过计算机控制,使机械手按指令进行点焊操作,并可将多台机械手安装在生产线上同时对工件不同部位施焊,从而显著提高生产效率。

4)多点焊机  多点焊机是大批量生产中的专用设备。多点焊机一般采用多个阻焊变压器及多把焊枪根据工件形状分布。电极压力同安装在焊枪上的气缸或液压缸直接作用在电极上,为了达到较小的焊点间距,焊枪外形和尺寸受到限制,有时需要采用液压缸才能满足要求。

5)点焊电极  正确选用电极是获得优质接头的重要手段。

① 电极功用  向焊接区传输电流;向焊接区传递压力;导散焊件表面及焊接区的部分热量;调节和控制点焊加热过程中的热平衡;将工件定位、夹持于适当位置等。

② 对电极材料的要求  有足够的高温硬度与强度,再结晶温度高;有高抗氧化能力并与焊件材料形成合金的倾向小;在常温和高温都有合适的导电、电热性;具有良好的加工性能等。

四、对焊机

1)总体结构  一台标准的闪光对焊机包括:机架、静夹具、动夹具、闪光和顶锻机构、阻焊变压器和级数调节组以及配套的电气控制箱。通常静夹具是固定安装在机架上并与机架在电气上绝缘。大多数焊机中还有活动调节部件,以保证电极和工件焊接时对准中心线。动夹具则安装在活动导轨上并与闪光和顶锻机构相连接,夹具座由于承受很大的钳口夹紧力,通常都用铸件或焊接构件,两个夹具上的导电钳口分别与阻焊变压器的二次输出端相连,钳口一方面夹持工件,另一方面还要向工件传递焊接电流。

对焊机的阻焊变压器实质上和其他类型电阻焊机的阻焊变压器相同,阻焊变压器的一次线圈与级数调节组通过电磁接触器或由晶闸管组成的电阻断续器的电网接通。当采用电子断续器时,还可配合热量控制器以便为预热或焊后热处理提供较小的电功率。

2)闪光和顶锻机构  用于闪光和顶锻的机构类型取决于焊机的大小和使用的要求,有用电动机驱动的凸轮机构,凸轮是按特定的曲线制成的,凸轮的旋转速度决定着闪光时间,动夹具可用凸轮直接驱动或通过杠杆机械推动。

大功率闪光对焊机一般是采用液压传动机构。液压伺服系统控制闪光和顶锻时动夹具的运动程序。伺服系统可由凸轮控制,也可同时由二次电压或一次电流发出的电信号进行控制。

3)夹具和夹紧机构  夹具在顶锻时阻止工件打滑,同时还支撑工件并使之对准中心线。因此夹具应该是可调节的。另外为适应不同长度和几何形状的工件,夹具应该是可调换的。

4)电阻对焊机  电阻对焊机除了没有闪光过程外,其原理与闪光对焊机十分相似。典型电阻对焊机包括一个容纳阻焊变压器及级数调节组的主机架、夹持工件并传递焊接电流的钳口和顶锻机构。

是简单的电阻对焊机是手工操作的。自动电阻对焊机可以采用弹簧或气缸提供压力,这样得到的压力稳定,适合焊接塑性范围很窄的合金金属。

5)对焊电极  对焊电极应有足够的强度和硬度,以减少变形和磨损,必须优先考虑防止焊件在顶锻中出现打滑,因此应注意选用适当的钳口形状及必要时应在焊机的夹具上加装底座。电极材料上采用有较硬度的铜合金或粉末冶金材料。同时对大型闪光对焊机的电极和夹具必须采用内部水冷。

五、高频对接缝焊设备的选择

高频对接缝焊设备主要用于制管,其主要结构如图2所示。这里仅对与焊管质量和生产率关系密切部分予以介绍。

1)高频发生器  制管用的高频发生器有三种,即频率为10kHz的电动机-发电机组、固体变频器和频率高达100500kHz的电子管高频振荡器,而以后者应用最广。最常用的高频振荡器功率范围是60400kW。高速高频振荡器的输出功率的方法有自耦变压器法、闸流管法、晶闸管法、饱和电抗器法四种。

2)电极  滑动触头作为电极为向管坯馈电的重要装置,由于要在高温下和与管臂发生滑动摩擦的条件下传导高频电流,故应具有高的导电性、导热性和耐磨性,通常选用铜钨、银钨和锆钨等合金材料并可制成复合结构,即用银钎焊将触头块焊到由铜或钢制成的触头座上。触头块尺寸:宽47mm、高6.57mm、长1520mm,可传导的焊接电流5005000A,对管臂的压力为22220N

3)感应圈  感应圈是感应高频焊制管机的重要组件。其结构形式及尺寸大小对能量转换和效率影响很大。材质选用纯铜,内通冷水,外缠绝缘玻璃丝带并浇灌环氧树脂以确保匝间绝缘。

4)阻抗器  阻抗器是高频焊接时的一个重要的辅助装置,其主要元件是磁心,其作用是增加管臂背面的感抗,以减小无效电流,增加焊接有效电流,提高焊接速度。磁心采用的铁氧体材料,除应具有高的磁导率外,还应有高的居里点。国内一般应用的铁氧体的型号是M-XONXO型,其居里点不低于310℃。

这里应注意,高频焊管生产线由高频焊制管机组和其他相关设备(如开卷机、直头机、矫平机、活套、矫直机、铣头倒棱机、飞锯机、剪切对焊机等)共同组成,在设备选用时应一并考虑。

 
 
打印本页 | 关闭窗口
把中国焊接网作为我的首页    把中国焊接网放入收藏    和中国焊接网联系
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
地址:大连市甘井子区东纬路472-2号1单元1层6号公建
电话: 0411-86851981 86851956
传真:0411-86851835 技术支持:中易互联
辽ICP备05012178号