電阻焊設(shè)備的發(fā)展史
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作者:ryweld
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發(fā)布時間: 2017-07-12
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焊接技術(shù)可以追溯到幾千年前的青銅器時代,在人類早期工具制造中,無論是中國還是當(dāng)時的埃及等文明地區(qū),都能看到焊接技術(shù)的雛形。古代的焊接方法主要是鑄焊、釬焊和鍛焊。進(jìn)行近代工業(yè)的快速發(fā)展使得焊接技術(shù)也日新月異,也出現(xiàn)了不少新的焊接方法,比較有代表性的,比如電弧焊,電阻焊,激光焊,摩擦焊,爆炸焊等
焊接技術(shù)可以追溯到幾千年前的青銅器時代,在人類早期工具制造中,無論是中國還是當(dāng)時的埃及等文明地區(qū),都能看到焊接技術(shù)的雛形。古代的焊接方法主要是鑄焊、釬焊和鍛焊。進(jìn)行近代工業(yè)的快速發(fā)展使得焊接技術(shù)也日新月異,也出現(xiàn)了不少新的焊接方法,比較有代表性的,比如電弧焊,電阻焊,激光焊,摩擦焊,爆炸焊等,今天我們主要是想介紹一下電阻焊里電阻焊設(shè)備的發(fā)展歷程。
首例電阻焊要追溯到1856年。James Joule 成功用電阻加熱法對一捆銅絲進(jìn)行了熔化焊接。1887年,電阻焊被美國的湯姆森發(fā)明,并且應(yīng)用于薄板的縫焊以及點(diǎn)焊;20世紀(jì)20年代由于閃光對焊方法焊接棒材和鏈條的出現(xiàn),電阻焊真正進(jìn)入了實(shí)用階段,。1964年Unimation生產(chǎn)的首批用于電阻點(diǎn)焊的機(jī)器人在通用汽車公司使用。電阻焊從出現(xiàn)到應(yīng)用到自動化機(jī)器人上面用了一百多年的時間,電阻焊設(shè)備也隨著人們對焊接質(zhì)量要求的提高而變得越來越精密。
以點(diǎn)焊機(jī)為例,早期的點(diǎn)焊機(jī)非常簡單,以變壓器來調(diào)電流和電壓,焊接開關(guān)經(jīng)歷了機(jī)械開關(guān),繼電器,引燃管,晶閘管,等幾個階段,前兩種開關(guān)的電阻焊機(jī)現(xiàn)在仍存在,有的還在使用,由于機(jī)械開關(guān)沒有時間控制,完全是靠人工來進(jìn)行判斷,焊接質(zhì)量很不穩(wěn)定。后來采用整流元件來實(shí)現(xiàn)時間和電流的控制后電阻焊機(jī)應(yīng)用才廣泛起來,這也就是現(xiàn)在人們常說的工頻交流電阻焊機(jī),隨著焊接質(zhì)量要求的不斷提高和電子電力技術(shù)的發(fā)展,后來又出現(xiàn)了三相低頻,次極整流,電容儲能和中頻逆變式電阻焊機(jī)?,F(xiàn)在不同的電阻焊機(jī)在焊接不同的工件時發(fā)揮著作用,比如應(yīng)用最廣泛的工頻交流點(diǎn)焊機(jī)因低成本而被很多對焊接質(zhì)量要求不高的企業(yè)使用,在對焊接質(zhì)量要求高或者焊接有色金屬及合金等場合次極整流和中頻逆變點(diǎn)焊機(jī)就有著很好的適用性和焊接能力,而在焊接微小,細(xì)且薄的工件時,電容儲能焊機(jī)能很好的滿足焊接要求。
從節(jié)能角度來講,普通工頻電阻焊機(jī)的效率是很低的,若采用三相低頻或次級整流式焊機(jī),其輸入容量是單相交流電阻焊機(jī)的 33% ~ 25% 。但由于這兩種焊機(jī)的體積龐大、成本高 、 故未能得到普及 。近十幾年來出現(xiàn)了逆變式電阻焊機(jī),它利用逆變技術(shù)將電網(wǎng)電壓整流 ,逆變成 1 kHz 左右的信號 ,經(jīng)過中頻變壓器再整流 , 供給焊接區(qū)單向電流。普通工頻交流電阻焊機(jī)在焊接時電流頻繁過零且停留時間相對較長 ,這會使加熱強(qiáng)度降低。低頻或直流波形可彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。
在本世紀(jì) 70 年代末期,第一臺逆變電源研制成功并投入使用 。采用這一技術(shù)的主要目的是減少變壓器重量和體積,提高效率,有利于該設(shè)備用于機(jī)器人系統(tǒng)中 。隨后不久,便在點(diǎn)焊設(shè)備上采用了中頻逆變技術(shù) ,其目的不僅是為 了獲得更大的功率體積比,更是為了在短時間內(nèi)獲得更高的能量輸入。獲得更好的焊接工藝特性及動態(tài)響應(yīng)能力 。最初采用的是以晶閘管 為開關(guān)元件的電路結(jié)構(gòu) ,隨著大功率電力電子元付不斷發(fā)展 ,在電阻焊逆變電路中使用了功率晶體管 ?,F(xiàn)代的逆變器大都以絕緣柵極晶體管(IGBT)為開關(guān)元件 ,電路結(jié)構(gòu)大都采用半橋或全橋形式 。當(dāng)今的中頻逆變電阻焊機(jī)的功率可以做到10~250 KVA。
與弧焊逆變技術(shù)不同,電阻焊逆變的頻率沒有必要做得太高,一般認(rèn)為1kHz左右是最優(yōu)的頻段 。因?yàn)榧仁乖偬岣吣孀兊念l率,變壓器體積的減少也不可能太多 ,變壓器中原,副線圈必須流過的電流決定了它的體積和重量的下限。而在1kHz左右時,系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)能力是很好的 。
在逆變電阻焊機(jī)參數(shù)控制時,涉及到時間問題,傳統(tǒng)的電阻焊機(jī)均是基于普通工頻的,時間的最小單位是一個周波(20ms),所制定的各種焊接參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)是以周波為時間單位的 ,對于1kHz的中頻逆變焊機(jī)來說若仍采用周波為單位,一些應(yīng)具備的參數(shù)細(xì)調(diào)功能不能被很好地利用 ,所以有的中頻逆變焊機(jī)采用ms作為時間單位 ,這是為了與傳統(tǒng)的參數(shù)相匹配 ,也具有用周波為單位的參數(shù)設(shè)定功能
由于采用了更高的工作頻率,使焊接變壓器的質(zhì)量大大減輕,這對點(diǎn)焊機(jī)器人的應(yīng)用十分有利,在汽車制造方面被廣泛使用,另外逆變式電阻焊機(jī)還具有功態(tài)響應(yīng)速度高、電網(wǎng)三相平衡、無次級感抗變化的影響 、焊接電流脈動小 、焊接工藝性能較好等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)在國家提倡產(chǎn)業(yè)升級的今天也越來越受到企業(yè)主的青睞。
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