專利名稱：脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電阻 焊接的工藝方法，特別涉及一種脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)的電阻焊設(shè)備及工藝方法分為
(1)工頻交流電阻焊；
(2)直流電阻焊(次級(jí)有整流器的工頻直流，中頻直流)；
(3)電容儲(chǔ)能電阻焊；
(4)低頻電阻焊。傳統(tǒng)的焊接設(shè)備是，一種電阻焊設(shè)備具有相對(duì)應(yīng)的一種輸出波形及焊接工藝特性；如對(duì)應(yīng)上述四種輸出波形及焊接工藝特性則需配備四種不同的焊接設(shè)備；其中任何一種焊接設(shè)備均不具備其兩種或兩種以上焊機(jī)的輸出波形；且直流電阻焊須在次級(jí)安裝整流器整流，這就在選擇電阻焊設(shè)備及制定工藝時(shí)存在一定的局限性；當(dāng)工件結(jié)構(gòu)和材質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，必須采用不同類型的電阻焊機(jī)及焊接方法才能獲得合格的焊接質(zhì)量。在實(shí)施中，由于傳統(tǒng)的電阻焊接設(shè)備的單一輸出波形及工藝特性；這樣對(duì)一些特殊結(jié)構(gòu)的工件，如多點(diǎn)凸焊、高速點(diǎn)焊、精密焊接，在選擇焊機(jī)、調(diào)整焊機(jī)參數(shù)時(shí)需針對(duì)不同的焊機(jī)操作，這樣會(huì)直接影響焊接設(shè)備選型和焊接工藝方法的制定。因此，對(duì)一些特殊結(jié)構(gòu)的工件和焊接材料，為保證焊接后的內(nèi)在和外觀品質(zhì)提供一種多特性焊接設(shè)備及工藝方法，是該領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)著手解決的問(wèn)題之一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述焊機(jī)單一特性不足之處，提供一種設(shè)計(jì)合理、性能可靠、效果顯著、適用多種輸出波形的電阻焊設(shè)備的脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法，其特征在于實(shí)施步驟如下
步驟一
采用焊接設(shè)備包括加壓機(jī)構(gòu)、氣路水路、變壓器、機(jī)身、焊接電極及焊接控制器；首先，將焊接變壓器裝在機(jī)身內(nèi)，變壓器初級(jí)線圈接控制器U、V輸出端，次級(jí)通過(guò)銅導(dǎo)體和焊接電極固定在加壓機(jī)構(gòu)上，用于壓緊焊接工件；
步驟二
采用脈寬可調(diào)式焊接變壓器，次級(jí)無(wú)整流器；
采用脈寬可調(diào)式逆變控制器；
設(shè)計(jì)脈寬可調(diào)焊接變壓器；根據(jù)公式U=4. 44*fN*B*S*10-4 ；
推導(dǎo)出公式焊接頻率f=U/4. 44*N*B*S*10^4 ；導(dǎo)出計(jì)算公式脈寬 t=1000/2*f=2. 22*N*B*S*10_VU ；
式中脈寬t是指在焊接電流波形不發(fā)生畸變前提下(焊接變壓磁化曲線不飽和)單方向不間斷電流的持續(xù)時(shí)間；
變壓器制造完成后，變壓器鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度B (單位特斯拉)變壓器鐵芯截面積S (單位平方厘米)一定時(shí)；調(diào)整控制器輸出電壓U (單位伏特)，變壓器初級(jí)匝數(shù)N即可得到相適應(yīng)的脈寬t (脈寬范圍t=l-500毫秒);不同的變壓器脈寬有最大值，本發(fā)明的脈寬最大值為500ms ;根據(jù)不同型號(hào)焊機(jī)變壓器，設(shè)計(jì)與之相匹配能控制脈寬長(zhǎng)短，電壓大小，電壓方向的控制器即脈寬可調(diào)焊接控制器；
脈寬可調(diào)式焊接逆變控制器是將三相電源，通過(guò)限流裝置(限流電阻或限流變壓器)以·及整流二極管整流、儲(chǔ)能濾波電容器，將交流電變?yōu)橹绷麟姡辉賹⒅绷麟娸斎胗蒊GBT組成的H橋回路中，在主控制電路的控制下從U、V端輸出給焊接變壓器初級(jí)脈寬可調(diào)電壓；在次級(jí)感應(yīng)出焊接電壓電流；
通過(guò)該電阻焊機(jī)進(jìn)行以下參數(shù)的調(diào)整設(shè)定
(1)焊接壓力P;
(2)可調(diào)整的變壓器初級(jí)匝數(shù)N；
(3)脈寬tl；
(4)直流正向焊接電流iDC;
(5)脈寬t2；
(6)反向焊接電流iDC2；
(7)交流脈寬t3；
(8)交流焊接電流iAC;
(9)交流焊接周波數(shù)η；
以上所述參數(shù)限定范圍
P 壓力為0 0· 7 MPa ；
N :焊接變壓器初級(jí)匝數(shù)N為2(Γ200 ； tl :脈寬(脈沖時(shí)間)；范圍O毫秒到500毫秒； iDC :直流正向電流為(Γ99999Α ； t2 :脈寬(脈沖時(shí)間)；范圍O毫秒到500毫秒； iDC2 :反向電流2為(Γ99999Α ； t3 :脈寬(交流部分單向脈沖時(shí)間)范圍0-50毫秒； η :交流焊接周波數(shù)； iAC :交流焊接電流為(Γ99999ΚΑ ；
根據(jù)公式脈寬 t=2. 22*N*B*S*10^/U ；
歐姆定律I=U/R ；
當(dāng)B、S —定時(shí)；調(diào)整匝數(shù)N，輸入電壓U時(shí)可得到脈寬t ；
所述tl、t2、t3參數(shù)不能同時(shí)為O ;
步驟三
通過(guò)調(diào)整以上焊接參數(shù)得到各種對(duì)應(yīng)的焊接電流-脈寬波形圖，以完成包括交直流波形、非對(duì)稱變極性波形、直流波形、交流波形、儲(chǔ)能焊波形及低頻焊波形的焊接電流曲線，根據(jù)需要選用各波形圖之一對(duì)應(yīng)不同的焊接工藝方法。所述波形圖中之一，即所對(duì)應(yīng)的交直流波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=2-500ms , iDC=500-99999A, N=20_200 阻；
t2=0 ；t3=l-20ms ;iAC=500_49999A，n=l_9999 周波。該交直流焊接方式適用單多點(diǎn)凸焊；
實(shí)踐證明在凸焊時(shí)(1-30個(gè)小凸點(diǎn))；
比以往的焊接方法更容易獲得穩(wěn)定的焊接質(zhì)量(強(qiáng)度及外觀)。所述波形圖中之一，即所對(duì)應(yīng)的非對(duì)稱變極性波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=2-50ms ；iDC=10000-99999A ;Ν=20_200 阻；
t2=2_50ms ；iDC2=500-20000A ;t3=0。該非對(duì)稱波形焊接方式適用兩種不同厚度板點(diǎn)焊，通過(guò)極性效應(yīng)，調(diào)整熔核的偏移
方向。所述波形圖中之一，即所對(duì)應(yīng)的直流波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=20-500ms ;iDC=500_99999A ;Ν=20_200 阻；
t2=0 ；t3=0o該直流方式適用點(diǎn)焊鋁及鋁合金。所述波形圖中之一，即所對(duì)應(yīng)的交流波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=0 ； N=20-200 膽；
t2=0 ； t3=l-12ms，iAC=500-59999A，n=l_9999 周波。該交流焊接方式適用多層薄板點(diǎn)焊，高速逢焊，高速點(diǎn)焊；由于無(wú)極性效應(yīng)，能保證溶深一致性。所述波形圖中之一，即所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能焊波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=l-20ms ；iDC=500-99999A ;Ν=20_200 匝；
t2=0 ； t3=0。該儲(chǔ)能焊接方式適用2-15毫秒精密點(diǎn)焊。實(shí)踐證明在特殊材料精密焊接時(shí)(2-15毫秒)此種方法在保證焊接強(qiáng)度的前提下能有效地減少焊接熱裂紋。所述波形圖中之一，即所對(duì)應(yīng)的低頻焊波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=0 ；N=20-200 膽；
t2=0 ； t3=12-50ms ；iAC=1000-49999A ;n=l_9999 周波。該低頻焊方式適用較厚工件焊接。本發(fā)明的有益效果是第一該方法能用一種次級(jí)不安裝整流器的焊接變壓器和焊接逆變控制器實(shí)現(xiàn)多種傳統(tǒng)電阻焊機(jī)的焊接特性，一機(jī)多能，節(jié)能效果非常顯著。第二制造出以往阻焊接設(shè)備從沒(méi)有的兩種焊接波，即交直流波形及非對(duì)稱變極性波形；為焊接材料、焊接工件提供了與以往不同的設(shè)備和工藝方法；實(shí)踐證明在多點(diǎn)凸焊、精密焊接、對(duì)極性效應(yīng)敏感的焊接工件等方面，與其它焊機(jī)相比高效節(jié)能、焊接質(zhì)量高；在不改變焊機(jī)種類情況下大大提高了調(diào)整電阻焊機(jī)的效率。該方法由于采用次級(jí)無(wú)整流器，與其它次級(jí)有整流器的直流焊機(jī)相比每一安培焊接電流可節(jié)省O. 6-1瓦特功率；特別是該設(shè)備能夠在一臺(tái)焊機(jī)上具備多種焊接波形輸出及工藝方法，根據(jù)需要選擇其一即可，操作簡(jiǎn)便，性能精確可靠，同時(shí)還有效節(jié)約資源，降低生產(chǎn)加工成本?？傊?，本發(fā)明是一種全新的電阻焊工藝方法，即脈寬可調(diào)的交流直流混合輸出的焊機(jī)及焊接工藝；為選擇電阻焊焊機(jī)及制定焊接工藝，以及通過(guò)控制正負(fù)極性比例來(lái)解決極性效應(yīng)對(duì)電阻焊質(zhì)量的影響。
圖1交直流波形示意圖，區(qū)別于傳統(tǒng)電阻焊機(jī)最本質(zhì)的不同之處；
圖2非對(duì)稱變極性波形示意圖，區(qū)別于傳統(tǒng)電阻焊機(jī)的另一不同之處；
圖3直流波形示意圖，相同于傳統(tǒng)直流電阻焊機(jī)； 圖4交流波形示意圖，相同于傳統(tǒng)交流電阻焊機(jī)；
圖5儲(chǔ)能焊波形示意圖，相同于傳統(tǒng)儲(chǔ)能電阻焊機(jī)；
圖6低頻焊波形示意圖，相同于傳統(tǒng)低頻電阻焊機(jī)；
圖7焊接變壓器原理 圖8電氣原理 圖9電阻焊機(jī)結(jié)構(gòu)主視 圖10電阻焊機(jī)結(jié)構(gòu)側(cè)視 圖9、圖10中I機(jī)身，2水開(kāi)關(guān)，3三聯(lián)件，4電磁閥，5焊接控制器，6減震墊，7螺栓，8螺栓，9變壓器，10水管，11節(jié)流閥，12氣管，13機(jī)頭，14螺栓，15軟連接，16螺栓，17上凸焊平臺(tái)，18螺栓，19下凸焊平臺(tái)，20硬連接。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和較佳實(shí)例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征詳述如下
參見(jiàn)圖1-圖10，一種脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法，具體實(shí)施步驟如
下
步驟一采用常規(guī)配置的焊接設(shè)備包括加壓機(jī)構(gòu)、氣路水路、變壓器、機(jī)身、焊接電極及焊接控制器；首先，將焊接變壓器裝在機(jī)身內(nèi)，變壓器初級(jí)線圈接控制器U、V輸出端，次級(jí)通過(guò)銅導(dǎo)體和焊接電極固定在加壓機(jī)構(gòu)上，用于壓緊焊接工件；參見(jiàn)焊機(jī)安裝圖9、圖10，水路為冷卻變壓器和控制器，特點(diǎn)是脈寬固定，直流焊機(jī)次級(jí)必須用整流器才能變成直流，并且一種焊機(jī)不能同時(shí)具有直流和交流功能。步驟二
采用脈寬可調(diào)式焊接變壓器(次級(jí)無(wú)整流器);
采用脈寬可調(diào)式逆變控制器；
設(shè)計(jì)脈寬可調(diào)焊接變壓器；根據(jù)公式U=4.44*fN*B*S*10_4 (引用教課書(shū))；
推導(dǎo)出公式焊接頻率f=U/4. 44*N*B*S*10^4 ；
導(dǎo)出計(jì)算公式脈寬 t=1000/2*f=2. 22*N*B*S*10_VU ；
式中脈寬t是指在焊接電流波形不發(fā)生畸變前提下(焊接變壓磁化曲線不飽和)單方向不間斷電流的持續(xù)時(shí)間。變壓器制造完成后，變壓器鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度B (單位特斯拉)變壓器鐵芯截面積S (單位平方厘米)一定時(shí)；調(diào)整控制器輸出電壓U (單位伏特)，變壓器匝數(shù)N (匝數(shù))即可得到相適應(yīng)的脈寬t (脈寬范圍t=l_500毫秒);不同的變壓器脈寬有最大值，本發(fā)明的脈寬最大值為500ms。根據(jù)不同型號(hào)焊機(jī)變壓器，設(shè)計(jì)與之相匹配能控制脈寬長(zhǎng)短，電壓大小，電壓方向的控制器即脈寬可調(diào)焊接控制器。脈寬可調(diào)波形可變焊接控制器是將三相電源，通過(guò)限流裝置(限流電阻或限流變壓器)以及整流二極管整流、儲(chǔ)能濾波電容器，將交流電變?yōu)橹绷麟姡辉賹⒅绷麟娸斎胗蒊GBT組成的H橋回路中，在主控制電路的控制下從U、V端輸出給焊接變壓器一次側(cè)脈寬可調(diào)電壓；在二次側(cè)感應(yīng)出焊接電壓電流。電阻焊機(jī)能進(jìn)行以下參數(shù)的調(diào)整設(shè)定
(1)焊接壓力P;
(2)可調(diào)整的變壓器初級(jí)匝數(shù)N；
(3)脈寬tl；
(4)直流正向焊接電流iDC;
(5)脈寬t2；
(6)反向焊接電流iDC2；
(7)交流脈寬t3；
(8)交流焊接電流iAC;
(9)交流焊接周波數(shù)η；
以上所述參數(shù)限定范圍
P 壓力(0 0· 7 MPa)；
N :變壓器匝數(shù)
tl 脈寬(正向脈沖時(shí)間);范圍I毫秒至IJ 500毫秒； iDC :直流正向電流((Γ99999Α) t2 脈寬(反向脈沖時(shí)間);范圍I毫秒至IJ 500毫秒； iDC2:反向電流 2 ((Γ99999Α) t3 脈寬(交流部分單向脈沖時(shí)間)范圍廣50毫秒； η 交流焊接周波數(shù)(0 9999) iAC :交流焊接電流((Γ99999Α)
根據(jù)公式脈寬 t=2. 22*N*B*S*10^/U ；
歐姆定律I=U/R ；
當(dāng)B、S —定時(shí)；調(diào)整匝數(shù)N，輸入電壓U時(shí)可得到脈寬t ；
所述tl、t2、t3參數(shù)不能同時(shí)為O。步驟三
通過(guò)調(diào)整以上焊接參數(shù)得到各種對(duì)應(yīng)的焊接電流-脈寬波形圖，以完成包括交直流波形、非對(duì)稱變極性波形、直流波形、交流波形、儲(chǔ)能焊波形及低頻焊波形的焊接電流曲線，根據(jù)需要選用各波形圖之一對(duì)應(yīng)不同的焊接工藝方法。以下通過(guò)調(diào)整焊接參數(shù)得到圖1至圖6的焊接電流-脈寬波形圖；不同的波形圖對(duì)應(yīng)不同的焊接工藝方法
控制器焊接參數(shù)設(shè)定過(guò)程如下
參見(jiàn)圖1:交直流波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=2-500ms, iDC=500-99999A, N= 20-200 匝； t2=0 ；t3=l-20ms ；iAC=500-49999A, n=l_9999 周波；
該交直流焊接方式，適用單多點(diǎn)凸焊；
實(shí)踐證明在凸焊時(shí)(1-30個(gè)小凸點(diǎn))；
比以往的焊接方法更容易獲得穩(wěn)定的焊接質(zhì)量(強(qiáng)度及外觀)。參見(jiàn)圖2:非對(duì)稱變極性波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=2-50ms ；iDC=10000-99999A ；N= 20-200 膽；
t2=2-50ms ； iDC2=500-20000A ；t3=0 ；
該非對(duì)稱波形焊接方式，適用兩種不同厚度板點(diǎn)焊，通過(guò)極性效應(yīng)，調(diào)整熔核的偏移方向。參見(jiàn)圖3:直流波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=20-500ms ； iDC=500_99999A ；N= 20-200 阻； t2=0 ；t3=0 ；
該直流焊接方式，適用點(diǎn)焊鋁及鋁合金。參見(jiàn)圖4 :交流波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=0 ；N= 20-200 膽；
t2=0 ； t3=l-12ms，iAC=500_59999A，n=l_9999 周波；
該交流焊接方式，適用多層薄板點(diǎn)焊，高速逢焊，高速點(diǎn)焊；由于無(wú)極性效應(yīng)，能保證溶深一致性。參見(jiàn)圖5 :儲(chǔ)能焊波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=l-20ms ； iDC=500-99999A ；N= 20-200 阻；
t2=0 ； t3=0 ；
該儲(chǔ)能焊接方式，適用2-15毫秒精密點(diǎn)焊。實(shí)踐證明在特殊材料精密焊接時(shí)(2-15毫秒)此種方法在保證焊接強(qiáng)度的前提下能有效地減少焊接熱裂紋。參見(jiàn)圖6:低頻焊波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=0 ；N= 20-200 膽；
t2=0 ； t3=12-50ms ；iAC=1000-49999A ;n=l_9999 周波；
該低頻焊接方式，適用較厚工件焊接。實(shí)施中電阻焊機(jī)由加壓機(jī)構(gòu)、冷卻機(jī)構(gòu)、機(jī)身、焊接變壓器及焊接控制器組成。
加壓機(jī)構(gòu)氣缸，電磁閥，壓力調(diào)節(jié)器管路構(gòu)成；
冷卻機(jī)構(gòu)水冷或風(fēng)冷；
機(jī)身機(jī)械結(jié)構(gòu)件；
參見(jiàn)圖7，焊接變壓器鐵芯(截面10-10000平方厘米)，一次線圈20-300匝(帶抽頭)；導(dǎo)線截面(5-300平方毫米)，二次線圈1-2匝；導(dǎo)線截面(20-20000平方毫米；二次無(wú)整流
二極管)。
參見(jiàn)圖8，焊接控制器電路三相電源經(jīng)限流電阻R (165-330歐，100瓦)整流二極管D(2. 5安，1200伏)，以小電流給電容充電到200伏-250伏，再切換給全波半控整流電路將交流整流為脈動(dòng)直流(由50-3000安培的可控硅SCR及整流二極管D組成的電路)，或由限流變壓器他由電容器組濾波(多個(gè)電容器串并聯(lián))，然后輸入由50-3000安培IGBT組成的H橋回路中，指令按以DSP為核心的主控制電路經(jīng)柵極驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)IGBT，從U、V端輸出脈寬可調(diào)的交變電壓(其中直流電流iDC，脈寬tl，直流反向焊接電流iDC2，脈寬t2，每一個(gè)參數(shù)經(jīng)編程器設(shè)定)。本發(fā)明采用的電阻焊機(jī)具體構(gòu)成參見(jiàn)圖9、圖10，該電阻焊機(jī)包括機(jī)身1、水開(kāi)關(guān)
2、三聯(lián)件3、電磁閥4、焊接控制器5、減震墊6、變壓器9、水管10、節(jié)流閥11、氣管12、機(jī)頭13、上凸焊平臺(tái)17及下凸焊平臺(tái)19 ;所述變壓器9、機(jī)頭13、三聯(lián)件3、電磁閥4、水開(kāi)關(guān)2分別采用螺栓8、14固定于機(jī)身I上；所述焊接控制器5經(jīng)減震墊6，且用螺栓7固定在機(jī)身I上；所述上凸焊平臺(tái)17用螺栓16安裝在機(jī)頭13上，與其對(duì)應(yīng)下凸焊平臺(tái)19用螺栓7安裝在機(jī)身I上；將軟連接15兩端采用螺栓18分別固定在上凸焊平臺(tái)17和變壓器9的次級(jí)上；將硬連接20兩端采用螺栓7分別固定在下凸焊平臺(tái)19和變壓器9的次級(jí)上；采用螺栓18和銅電纜連接焊接控制器5輸出端和變壓器9的初級(jí)線圈；經(jīng)水開(kāi)關(guān)2將水管10分別接在變壓器9及焊接控制器5上，以備冷卻；經(jīng)三聯(lián)件3、節(jié)流閥11將電磁閥4采用氣管12接入機(jī)頭13的氣缸上。參見(jiàn)圖8，本發(fā)明電氣電路連接及原理說(shuō)明
(I)輸入電源由單相、三相110V-440V電網(wǎng)輸入。(2)橋式全波半控整流電路由可控硅及整流二極管組成，電流50-3000安，耐壓1200-2000伏，功能是把交流變成脈動(dòng)直流。(3)濾波電路由多只耐壓400-475伏，容量330-10000微法的電容器串并聯(lián)組成，功能是把脈動(dòng)直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定直流電壓。(4)逆變電路由IGBT組成的H橋電路，IGBT耐壓1200-2000伏，電流50-2000安，功能是將直流電經(jīng)IGBT按脈寬調(diào)制模式從U、V端輸出可變波形，可變頻率的交流電。(5)電源及IGBT驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生控制器件工作的+5V，± 15V，+24V電源，控制IGBT開(kāi)通關(guān)斷及IGBT故障時(shí)保護(hù)信號(hào)以及控制可控硅充電的觸發(fā)信號(hào)。(6)主控電路以DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)為核心組成的程序控制電路，通過(guò)數(shù)字輸入輸出控制電路，模擬運(yùn)算放大電路來(lái)控制焊接電流，焊接時(shí)間，電流波形，輸入輸出信號(hào)。(7)初次極電流檢測(cè)由電流互感器組成，通過(guò)檢測(cè)輸出電流的大小及變化量反饋給主控電路達(dá)到控制高精度的輸出電流(誤差2%)。(8)編程器將焊接數(shù)據(jù)輸入給控制器的人機(jī)界面。應(yīng)用實(shí)例I
在多點(diǎn)凸焊電池極組時(shí)利用本發(fā)明方法，采用圖1焊接波形設(shè)定iDC=30000安培，tl=8毫秒；t2=20周波iAC=8000安培；t3=2 ;焊1000個(gè)工件質(zhì)量全部合格。(外形尺寸一致，無(wú)表面氧化，焊接強(qiáng)度高，焊接質(zhì)量穩(wěn)定性)傳統(tǒng)焊機(jī)焊后工件外形尺寸一致性差，表面氧化。應(yīng)用實(shí)例2
在焊接空調(diào)壓縮機(jī)接線柱時(shí)利用本發(fā)明方法(替代中頻次級(jí)整流焊機(jī))，采用圖6焊接波形設(shè)定iAC=55000安培，t3=25毫秒，n=10周波；焊接工件，工件母材熔深一致，通過(guò)金相檢查，密封試驗(yàn)，強(qiáng)度試驗(yàn)焊接質(zhì)量達(dá)到廠家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)次級(jí)整流焊機(jī)節(jié)省55KVA功率。應(yīng)用實(shí)例3
在焊接火箭鋁合金外殼時(shí)利用本發(fā)明方法(替代三相次級(jí)整流焊機(jī))，采用圖3焊接波形設(shè)定iDC=50000安培，tl=300毫秒，焊接工件，通過(guò)X光檢查，拉力試驗(yàn)焊接質(zhì)量達(dá)到廠家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用實(shí)例4
在汽車薄板焊接中采用圖4焊接波形替代工頻交流，iAC=9000A, t3=5ms, n=30,有效保障焊接質(zhì)量；功率因數(shù)由O. 3提高到O. 7。應(yīng)用實(shí)例5
在鋰電池電極引線焊接中采用圖5焊接波形替代儲(chǔ)能焊iDC=8000A，tl=6ms。通過(guò)以上對(duì)比，采用本發(fā)明工藝效果非常顯著；該脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法，包含了以往工頻交流電阻焊，中頻次級(jí)整流電阻焊，電容儲(chǔ)能電阻焊，低頻電阻焊，直流沖擊波電阻焊的焊接工藝特性。上述參照實(shí)施例對(duì)該脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法進(jìn)行的詳細(xì)描述，是說(shuō)明性的而不是限定性的；因此在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法，其特征在于實(shí)施步驟如下步驟一采用焊接設(shè)備包括加壓機(jī)構(gòu)、氣路水路、變壓器、機(jī)身、焊接電極及焊接控制器；首先， 將焊接變壓器裝在機(jī)身內(nèi)，變壓器初級(jí)線圈接控制器U、V輸出端，次級(jí)通過(guò)銅導(dǎo)體和焊接電極固定在加壓機(jī)構(gòu)上，用于壓緊焊接工件；步驟二 采用脈寬可調(diào)式焊接變壓器，次級(jí)無(wú)整流器；采用脈寬可調(diào)式逆變控制器；設(shè)計(jì)脈寬可調(diào)焊接變壓器；根據(jù)公式u=4. 44*fN*B*S*10-4 ；推導(dǎo)出公式焊接頻率f=U/4. 44*N*B*S*10^4 ；導(dǎo)出計(jì)算公式脈寬 t=1000/2*f=2. 22*N*B*S*10_VU ；式中脈寬t是指在焊接電流波形不發(fā)生畸變前提下(焊接變壓磁化曲線不飽和)單方向不間斷電流的持續(xù)時(shí)間；變壓器制造完成后，變壓器鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度B (單位特斯拉)、變壓器鐵芯截面積S (單位平方厘米)一定時(shí)；調(diào)整控制器輸出電壓U (單位伏特)，變壓器初級(jí)匝數(shù)N即可得到相適應(yīng)的脈寬t(脈寬范圍t=l-500毫秒);不同的變壓器脈寬有最大值，其脈寬最大值為500ms ； 根據(jù)不同型號(hào)焊機(jī)變壓器，設(shè)計(jì)與之相匹配能控制脈寬長(zhǎng)短，電壓大小，電壓方向的控制器即脈寬可調(diào)焊接控制器；脈寬可調(diào)式焊接逆變控制器是將三相電源，通過(guò)限流裝置(限流電阻或限流變壓器)以及整流二極管整流、儲(chǔ)能濾波電容器，將交流電變?yōu)橹绷麟?；再將直流電輸入由IGBT組成的H橋回路中，在主控制電路的控制下從U、V端輸出給焊接變壓器初級(jí)脈寬可調(diào)電壓；在次級(jí)感應(yīng)出焊接電壓電流；通過(guò)該電阻焊機(jī)進(jìn)行以下參數(shù)的調(diào)整設(shè)定焊接壓力P ;可調(diào)整的變壓器初級(jí)匝數(shù)N ；脈寬tl ；直流正向焊接電流iDC;脈寬t2 ；反向焊接電流iDC2 ；交流脈寬t3 ；交流焊接電流iAC ；交流焊接周波數(shù)η ；以上所述參數(shù)限定范圍P :壓力為0 0· 7 MPa ；N :焊接變壓器初級(jí)匝數(shù)N為2(Γ200 ；tl :脈寬(脈沖時(shí)間)；范圍O毫秒到500毫秒；iDC :直流正向電流為(Γ99999Α ；t2 :脈寬(脈沖時(shí)間)；范圍O毫秒到500毫秒；iDC2 :反向電流2為(Γ99999Α ；t3 :脈寬(交流部分單向脈沖時(shí)間)范圍0-50毫秒；η交流焊接周波數(shù)；iAC :交流焊接電流為(Γ99999ΚΑ ；根據(jù)公式脈寬 t=2. 22*N*B*S*10^/U ；歐姆定律I=U/R ；當(dāng)B、S —定時(shí)；調(diào)整匝數(shù)N，輸入電壓U時(shí)可得到脈寬t ；所述tl、t2、t3參數(shù)不能同時(shí)為O ;步驟三通過(guò)調(diào)整以上焊接參數(shù)得到各種對(duì)應(yīng)的焊接電流-脈寬波形圖，以完成包括交直流波形、非對(duì)稱變極性波形、直流波形、交流波形、儲(chǔ)能焊波形及低頻焊波形的焊接電流曲線，根據(jù)需要選用各波形圖之一對(duì)應(yīng)不同的焊接工藝方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法，其特征在于所述波形圖中之一，即所對(duì)應(yīng)的交直流波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù)tl=l-500ms，iDC=500-99999A, N=20_200 ； t2=0 ；t3=l-20ms ；iAC=500-49999A, n=l_9999 周波；該交直流焊接方式適用單多點(diǎn)凸焊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法，其特征在于所述波形圖中之一，即所對(duì)應(yīng)的非對(duì)稱變極性波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù)tl=2-50ms ； iDC=500-99999A ；N=20-200 ； t2=2-50ms ； iDC2=500-99999A ；t3=0 ；該非對(duì)稱波形焊接方式適用兩種不同厚度板的點(diǎn)焊，通過(guò)極性效應(yīng)，調(diào)整熔核的偏移方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法，其特征在于所述波形圖中之一，即所對(duì)應(yīng)的直流波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù)tl=20-500ms ；iDC=500-99999A ；N=20-200 ； t2=0 ；t3=0 ；該直流焊接方式適用點(diǎn)焊鋁及鋁合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法，其特征在于所述波形圖中之一，即所對(duì)應(yīng)的交流波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù)tl=0 ； N=20-200 ；t2=0 ； t3=l-12ms，iAC=500_59999A，n=l_9999 周波；該交流焊接方式適用多層薄板點(diǎn)焊、高速逢焊、高速點(diǎn)焊；由于無(wú)極性效應(yīng)，有效保證溶深一致性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法，其特征在于所述波形圖中之一，即所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能焊波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù)tl=l-20ms ； iDC=500-99999A ； N=20_200 ； t2=0 ； t3=0 ；該儲(chǔ)能焊接方式適用2-15毫秒精密點(diǎn)焊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法，其特征在于所述波形圖中之一，即所對(duì)應(yīng)的低頻焊波形，在控制器上設(shè)定如下參數(shù) tl=0 ；N=20-200 ；t2=0 ； t3=12-50ms ；iAC=1000-49999A ;n=l_9999 周波；該低頻焊方式適用較厚エ件焊接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脈寬可調(diào)式交直流逆變電阻焊接的工藝方法，該方法實(shí)施步驟如下首先，將焊接變壓器裝在機(jī)身內(nèi)，變壓器初級(jí)線圈接控制器U、V輸出端，次級(jí)通過(guò)銅導(dǎo)體和焊接電極固定在加壓機(jī)構(gòu)上，用于壓緊焊接工件；采用脈寬可調(diào)式焊接變壓器(次級(jí)無(wú)整流器)用于輸出低電壓大焊接電流，脈寬可調(diào)式逆變控制器用于控制焊接波形；根據(jù)公式U=4.44 f N B S 10-4及導(dǎo)出公式脈寬t=1000/2 f=2.22 N B S 10-1/U，來(lái)設(shè)計(jì)脈寬可調(diào)焊接變壓器；通過(guò)調(diào)整不同時(shí)刻的脈寬t和焊接電流，以完成不同的波形圖相對(duì)應(yīng)的焊接工藝方法。實(shí)踐證明該方法在多點(diǎn)凸焊、精密焊接、對(duì)極性效應(yīng)敏感的焊接工件等方面，與其它焊機(jī)相比高效節(jié)能、焊接質(zhì)量高；在不改變焊機(jī)種類情況下，一機(jī)多能，大大提高了調(diào)整焊機(jī)的效率。
文檔編號(hào)B23K11/24GK103008865SQ20121058845
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者聶蘭民, 趙繼華 申請(qǐng)人:天津商科數(shù)控設(shè)備有限公司