电容储能式逆变点焊机的研制
文章摘要: 针对特殊结构和材料的焊接性能，指出目前的焊接问题主要是存在飞溅和接触电阻过大而带来的“打火”现象；提出了将高频脉冲电流用于电阻点焊，理论上可以彻底消除飞溅；采用电容储能焊技术可以消除“打火”现象。将电容储能焊与逆变技术相结合，成功研制了电容储能式逆变点焊机’试验表明该焊机完全满足桥带的焊接工艺要求，并且消除了焊接飞溅和“打火”现象。 (共4页)
文章关键词: 高频脉冲电流 点焊 逆变技术 飞溅
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如4所示。从冈4a中可以看出，焊接初始，电容器中所仔储能量能够满足焊接系统恒电流控制，然而，随着焊接过程的持续进行，电容器中的能量不断降低，直至焊机的恒电流过程不能维持下去，则焊机PWM的占空比完全打开，即电路呈现阻容放电回路，此时电路中的电流波形呈现出指数下降规律；在焊接后期，由于面件与线件已经结合紧密，需要的只是增加能量使焊点强度增大，如果此时仍然给以过大的焊接电流，则可能导致线件金属熔化形成飞溅，为此，采用电容储能焊接是非常有必要的。随着电容器中能量的消耗，即使是接触电阻过大，也不会现强烈的“打火”现象。微观电流波形如图4h所示。南图可知，电流波形的确是脉冲波形，但不是规则的方波，分析原因题讨论电阻点焊质堇黔制电阻点焊质量控割李铜等：电容储能式逆变点焊机的研制第9期鐾等200、些l00一0网《收袁褡趣]，】、4198，004203．oo4208．004213，004218．004223．004228．00Ll；j-I'r~Jt／msa宏观电流波形时1日jl／msbA处微观电流波形图4焊接电流波形Fig．4Weldingcurrentwaveform是电流传感器和数据采集卡造成的。由于电流脉冲频率非常高，达到100kHz，根据采样定理可知，采样频率不能低于信号频率的2倍即200kHz，被采集的电流波形才不会失真，但是，往往实际采样过程中采样频率应该达到信号频率的5倍左右；另一方面，焊接电流传感器也是一个非常重要的影响因素。本研究采用的霍尔电流传感器BLF一400S是直测结构，电流上升率为30s／A，并不能完全满足本试验的要求，所以电流波形有些畸变。3．2飞溅对比图5a给出了波形控制智能型电阻点焊机I1焊接后焊点的放大照片，其中网形发亮区域为线件顶部。撕掉面件后，可以看到焊点牢【古J，焊点周同残留一小片面件，但是焊点飞溅非常明显，沿焊点周围呈针丝放射状分布。图5h给出了采用电容储能式逆变点焊机焊接后的焊点照片，其中圆形发亮区域为线件顶部。撕掉面件后，可以看到焊点牢固，焊点周闱残留一小片面件，且无飞溅．．．述2组照片中的焊接材料完全相同，焊点大小相近，撕掉面件时焊点周围残留面件量也相近，并且采用高频脉冲焊焊接了数卜个焊点，均未发现有明显的飞溅发生。尽管只是在采用预置电流为方波的情况下进行焊接的，但仍可以确认：采用高频脉冲电流实现对面件的焊接能够根本性地解决飞溅问题。大量的试验汪明，焊接过程中并没有因焊点接触电阻过大而引起“打火”现象，可以得出：采用储能焊与逆变技术相结合，完全能够控制储能电容的放电过程，使该技术适合于面件与线件的焊接。b图5焊接飞溅对比照片Fig．5Comparativepictureofweldingsplash4结论(11提出将储能点焊和逆变技术相结合的设计思想，研制出了电容储能式逆变点焊机，并给出主要结构原理及其试验结果。(2)采用高频脉冲电流，可较好地解决面件与线件点焊飞溅问题，焊点强度也完全满足要求。(3)将电容储能点焊与逆变技术相结合，能够从根本上解决焊接时可能产生的强烈“打火”现象。根据结构特征和试验结果，为解决类似焊接问题提供了有益的尝试，具有一定的理论价值和实际意义