第3章電阻焊設(shè)備

材料成形設(shè)備及其自動(dòng)化第三章電阻焊設(shè)備2023/2/62/155內(nèi)容提綱0前言1電阻焊機(jī)主電源2電阻焊機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和裝置3電阻焊機(jī)的控制及質(zhì)量監(jiān)控2023/2/63/155內(nèi)容提綱0前言1電阻焊機(jī)主電源2電阻焊機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和裝置3電阻焊機(jī)的控制及質(zhì)量監(jiān)控

2023/2/64/1550前言電阻焊設(shè)備是對(duì)在加壓條件下，利用電流通過焊件及接觸面時(shí)，其自身電阻產(chǎn)生的熱量，對(duì)焊接區(qū)域局部加熱焊接的一類設(shè)備統(tǒng)稱。按照電阻焊工藝方法不同，主要分為點(diǎn)焊機(jī)、凸焊機(jī)、縫焊機(jī)及對(duì)焊機(jī)4種。點(diǎn)（凸）焊機(jī)縫焊機(jī)對(duì)焊機(jī)2023/2/65/1550前言電阻焊設(shè)備通常由三個(gè)主要部分組成（1）焊接主電源（2）機(jī)械裝置（3）控制裝置

1—加壓機(jī)構(gòu)2—焊接回路

3—阻焊變壓器4—機(jī)身

5—功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

6—主電力開關(guān)

7—控制設(shè)備8—冷卻系統(tǒng)

9—傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10—送進(jìn)機(jī)構(gòu)11—活動(dòng)座板12—固定座板123456789點(diǎn)（凸）焊機(jī)縫焊機(jī)對(duì)焊機(jī)

2023/2/66/1550前言（1）焊接主電源

包括阻焊變壓器、功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、主電力開關(guān)和焊接回路等；（2）機(jī)械裝置包括機(jī)架、加壓（夾緊）機(jī)構(gòu)、送進(jìn)機(jī)構(gòu)（對(duì)焊機(jī)）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（縫焊機(jī)）等。

（3）控制裝置能同步地控制通電和加壓，控制焊接程序中各段時(shí)間及調(diào)節(jié)焊接電流，有些還兼有焊接質(zhì)量監(jiān)控功能。2023/2/67/1550前言電阻焊設(shè)備的主要特點(diǎn)是：①焊接生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化；②根據(jù)焊接用途不同，各種焊機(jī)主電源容量跨度大，從0.5kV·A～500kV·A，甚至達(dá)幾千仟伏安；③焊接主電源的供電形式多樣；④輸出電流大(通常千安級(jí)以上)、電壓低；⑤焊機(jī)機(jī)架剛性要求高，加壓機(jī)構(gòu)隨動(dòng)性要求較高；2023/2/68/155內(nèi)容提綱0前言1電阻焊機(jī)主電源1.1單相工頻交流焊機(jī)1.2二次整流焊機(jī)1.3三相低頻焊機(jī)1.4電容儲(chǔ)能焊機(jī)1.5逆變焊機(jī)1.6幾種電阻焊機(jī)主電源焊接性能比較2電阻焊機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和裝置3電阻焊機(jī)的控制及質(zhì)量監(jiān)控

2023/2/69/1551電阻焊機(jī)主電源根據(jù)電阻焊的基本原理及工藝要求，電阻焊機(jī)主電源一般具有以下特點(diǎn)：輸出大電流、低電壓。

電源功率大，且可調(diào)節(jié)。一般無空載運(yùn)行，負(fù)載持續(xù)率低?？刹扇《喾N供電方式。電阻焊機(jī)主電源可以采用單相工頻交流、三相低頻、二次整流、電容儲(chǔ)能和逆變等方式供電，由于這幾種供電方法的電阻焊機(jī)主電源的工作原理、特點(diǎn)及用途各不相同，通常根據(jù)被焊材料的性質(zhì)和厚度、被焊工件的焊接工藝要求、設(shè)備投資費(fèi)用以及用戶的電網(wǎng)情況等因素選擇其中一種供電方式的焊機(jī)。1.1單相工頻交流焊機(jī)1.工作原理、特點(diǎn)及用途

——原理

電阻焊設(shè)備中，單相工頻交流焊機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的一種。一般由單相交流380V電網(wǎng)供電，流經(jīng)主電力開關(guān)及功率調(diào)節(jié)器輸入到焊接變壓器的一次繞組，再經(jīng)過焊接變壓器降壓從其二次繞組輸出一個(gè)與電網(wǎng)相同頻率的交流大電流用于焊接工件。2023/2/610/155單相工頻交流電阻焊機(jī)電氣框圖及焊機(jī)電流波形1.1單相工頻交流焊機(jī)1.工作原理、特點(diǎn)及用途

——特點(diǎn)

單相工頻交流電阻焊機(jī)通用性強(qiáng)，控制簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，設(shè)備投資及維修費(fèi)用較低。但這種電源有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：一是由于使用單相380V電網(wǎng)，且焊接通過時(shí)間短，瞬時(shí)功率大，特別是在供電電網(wǎng)功率不足的情況下，單相工頻交流電阻焊機(jī)的使用會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很大的沖擊，同時(shí)使電網(wǎng)品質(zhì)發(fā)生惡化以至影響其它用電設(shè)備的正常工作。二是由于工頻交流焊機(jī)焊接回路的電抗較大，功率因數(shù)低（通常約為0.4～0.5），能耗大。2023/2/611/1551.1單相工頻交流焊機(jī)1.工作原理、特點(diǎn)及用途

——用途

單相工頻交流電源既可用于點(diǎn)焊機(jī)、凸焊機(jī)及縫焊機(jī)，也可用于對(duì)焊機(jī)。單相工頻交流點(diǎn)、縫焊機(jī)功率一般不超過300～400kV·A，凸、對(duì)焊機(jī)功率不超過1000kV·A。單相工頻交流焊機(jī)一般用于焊接電阻率較大的材料，如：碳鋼、不銹鋼、耐熱鋼等，但不能要求焊機(jī)有很大的焊接回路，且焊接回路內(nèi)應(yīng)盡量避免伸入磁性物質(zhì)，因?yàn)檫@些都會(huì)使焊接回路阻抗增加，焊接電流減小。對(duì)于某一工廠，在同一電力變壓器下如果同時(shí)使用多臺(tái)單相工頻交流焊機(jī)，可以將它們錯(cuò)開分別接到供電電網(wǎng)的三相上，這樣既可降低焊機(jī)對(duì)電網(wǎng)功率的需求量，又可使供電電網(wǎng)三相盡可能均衡。2023/2/612/1551.1單相工頻交流焊機(jī)2.阻焊變壓器——特點(diǎn)

（1）

阻焊變壓器是電阻焊電源的核心，其工作原理與普通電力變壓器基本相同，但其結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)上有其特點(diǎn)。阻焊變壓器的性能指標(biāo)通常有：額定容量（Sn）、額定焊接電流（I2n）、額定負(fù)載持續(xù)率（×%）、一次電壓（U1n）、二次空載電壓（U20）等。前面提及的電阻焊機(jī)主電源的幾個(gè)特點(diǎn)也集中地反映在阻焊變壓器上。2023/2/613/1551.1單相工頻交流焊機(jī)2.阻焊變壓器——特點(diǎn)

（2）

阻焊變壓器的輸出電流大（通常為1～100kA），輸出電壓低（固定式交流電阻焊機(jī)變壓器的空載電壓通常在12V以內(nèi)，移動(dòng)式焊機(jī)因焊接回路長(zhǎng)，范圍寬，空載電壓可達(dá)24V左右），二次繞組匝數(shù)很少，通常只有一匝。阻焊變壓器的功率一般很大，通常為幾十至幾百kV·A，特殊要求的可達(dá)幾千kV·A。2023/2/614/1551.1單相工頻交流焊機(jī)2.阻焊變壓器——特點(diǎn)

（3）

為滿足焊接工藝的上述要求，可以通過改變阻焊變壓器一次繞組匝數(shù)的方法來分級(jí)調(diào)節(jié)輸出空載電壓和焊接功率。阻焊變壓器是一種周期工作的變壓器，工作周期是指焊接通電時(shí)間（負(fù)載持續(xù)時(shí)間）與斷電時(shí)間（空載時(shí)間）之和，焊接通電時(shí)間與全周期時(shí)間的比值稱為焊機(jī)的負(fù)載持續(xù)率。雖然阻焊變壓器的負(fù)載持續(xù)率比弧焊變壓器低，按現(xiàn)行的國標(biāo)規(guī)定，通用電阻焊機(jī)主電源的額定值都是按負(fù)載持續(xù)率為50%設(shè)計(jì)的。2023/2/615/1551.1單相工頻交流焊機(jī)2.阻焊變壓器——結(jié)構(gòu)

（1）

阻焊變壓器可以采用芯型、殼型和環(huán)型等結(jié)構(gòu)形式：2023/2/616/155芯型變壓器

殼型變壓器

環(huán)型變壓器1—鐵心2—一次繞組

3—二次繞組4—焊件1.1單相工頻交流焊機(jī)2.阻焊變壓器——結(jié)構(gòu)

（2）

芯型變壓器構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便，但漏抗大，電氣性能差，目前僅用于5kV·A以下的小功率電阻焊機(jī)上。環(huán)型變壓器漏抗最小，電氣性能優(yōu)良，但制造復(fù)雜，維修困難，目前很少使用。在電阻焊機(jī)上用得最多的是殼型變壓器，這種變壓器的突出優(yōu)點(diǎn)是：電氣性能良好，冷卻效果好，便于維修，且這種變壓器結(jié)構(gòu)緊湊，比相同功率的芯型變壓器體積小。尤其是環(huán)氧樹脂真空澆鑄的殼型變壓器近年來發(fā)展很快，具有體積小、機(jī)械強(qiáng)度高和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于新型電阻焊機(jī)和點(diǎn)焊機(jī)器人上。2023/2/617/1551.1單相工頻交流焊機(jī)2.阻焊變壓器——結(jié)構(gòu)

（3）

殼型阻焊變壓器三個(gè)主要部件為：變壓器鐵心、一次繞組和二次繞組。變壓器鐵心為雙口型，用條料、П形料疊制，也可用四個(gè)卷制的c形鐵心疊塊組成。一次繞組采用扁銅線繞成盤形。二次繞組一般為一或兩匝，以降低變壓器漏抗，并采用多塊邊緣焊有冷卻水管的銅板或銅管組件并聯(lián)，銅管本身兼作冷卻水管道。一次、二次繞組的布置為：每一塊二次繞組的兩側(cè)各緊貼一盤一次繞組，繞組的數(shù)量根據(jù)變壓器功率及結(jié)構(gòu)要求設(shè)計(jì)，這種繞組布置方案既有利于一次繞組的冷卻，又可減小變壓器的漏抗。2023/2/618/1551.1單相工頻交流焊機(jī)2.阻焊變壓器——輸出功率調(diào)節(jié)

（1）

根據(jù)變壓器理論可列出關(guān)系式式中：K，

變壓比；U1，

一次電壓（V）；U20，

二次空載電壓（V）；n1，

一次繞組匝數(shù)；n2，

二次繞組匝數(shù)。通常n2=1，焊接電流

（Z是焊接回路阻抗）上式表明：當(dāng)電網(wǎng)電壓U1及焊接回路阻抗Z不變時(shí)，改變阻焊變壓器一次繞組的匝數(shù)，即可改變二次空載電壓，從而改變焊接電流大小，達(dá)到功率調(diào)節(jié)的目的。變壓器一次繞組匝數(shù)越少，其輸出功率越大。2023/2/619/1551.1單相工頻交流焊機(jī)2.阻焊變壓器——輸出功率調(diào)節(jié)

（2）

阻焊變壓器輸出功率的調(diào)節(jié)方法有兩種：自耦變壓器調(diào)壓法（抽頭式），缺點(diǎn)是繞組利用率低、安全性差，一般只能用于小功率焊機(jī)上；采用分段串、并聯(lián)法（串并聯(lián)式）改變一次繞組匝數(shù)，這種方法的繞組利用率高，目前廣泛用于中、大功率的阻焊變壓器上，根據(jù)功率大小，可分別采用4級(jí)、8級(jí)或16級(jí)。2023/2/620/155

(a)阻焊變壓器輸出功率調(diào)節(jié)原理圖(a)抽頭式

(b)串并聯(lián)式(b)1.1單相工頻交流焊機(jī)3.焊接回路在電阻焊機(jī)中，從變壓器二次開始經(jīng)過導(dǎo)電回路、焊件等回到變壓器二次繞組所形成的環(huán)路，亦即焊接電流流經(jīng)的回路稱作為焊接回路。下圖是點(diǎn)（凸）焊機(jī)焊接回路的組成和等值電路圖，縫焊機(jī)、對(duì)焊機(jī)的焊接回路與點(diǎn)（凸）焊機(jī)類似，只是具體構(gòu)件組成有所不同，其等值電路圖相同。2023/2/621/1551—變壓器二次繞組

2—硬連接銅排

3—軟連接銅皮（或電纜）4—電極平板5—電極臂

6—電極握桿7—電極

8—焊件RT、XT——折算至變壓器二次側(cè)的等值電阻、等值感抗RL、XL——回路構(gòu)件的等值電阻、等值感抗（包括各構(gòu)件連接處的接觸電阻）RW、XW——焊件等值電阻和等值感抗3.焊接回路——結(jié)構(gòu)特征以點(diǎn)（凸）焊機(jī)焊接回路為例，它一般是由阻焊變壓器的二次繞組、硬導(dǎo)體、軟導(dǎo)體（由多層薄純銅皮疊成或多組多芯銅電纜組成）、電極平板（凸焊機(jī)）、電極臂、電極握桿、電極及焊件等組成。從機(jī)械結(jié)構(gòu)上考慮，由于焊接回路要傳遞焊接大電流及較大的機(jī)械力，應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度和發(fā)熱要求，焊接回路各部分構(gòu)件要有足夠大的截面尺寸、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，各構(gòu)件之間的接觸電阻應(yīng)盡可能小，并采用通水冷卻方式。1.1單相工頻交流焊機(jī)2023/2/622/1553.焊接回路——電氣特點(diǎn)（1）根據(jù)點(diǎn)（凸）焊機(jī)焊接回路的等值電路圖，焊接回路的總阻抗包括電阻和感抗兩部分，可由下式表示Z——折算至焊接回路的總阻抗R——折算至焊接回路電阻，R=RT+RL+RWX——折算至焊接回路感抗，X=XT+XL+XW

焊接回路短路時(shí)，短路電阻RCC=RT+RL，短路電感XCC=XT+XL，其短路阻抗為：1.1單相工頻交流焊機(jī)2023/2/623/1553.焊接回路——電氣特點(diǎn)（2）通常，工頻交流電阻焊機(jī)焊接回路的短路阻抗約為150～400μΩ，其中短路電阻RCC約為60～150μΩ，短路感抗XCC約為120～400μΩ。1.1單相工頻交流焊機(jī)2023/2/624/155焊接回路短路電阻RCC除了與變壓器一次或二次繞組參數(shù)及焊接回路各構(gòu)件的材料、尺寸等因數(shù)有關(guān)外，還受回路各構(gòu)件連接處的接觸電阻大小的影響，每一連接處的接觸電阻數(shù)值一般約為2～20μΩ。焊接回路的短路感抗XCC由阻焊變壓器的漏抗及回路構(gòu)件的感抗組成?；芈犯锌古c焊接回路所包圍的面積之間的關(guān)系如左圖所示，并隨磁性物質(zhì)的伸入而增加。3.焊接回路——電氣特點(diǎn)（3）電阻焊機(jī)的功率因數(shù)cosф反映了電流和電壓的相位關(guān)系，對(duì)選配控制設(shè)備、調(diào)整控制角、穩(wěn)定焊接電流、避免電網(wǎng)承受沖擊載荷以及使網(wǎng)路負(fù)擔(dān)合理、充分利用電網(wǎng)能量等都有關(guān)系。電阻焊機(jī)的功率因數(shù)可以用下式表示：短路時(shí)的功率因數(shù)為1.1單相工頻交流焊機(jī)2023/2/625/155上式看出：電阻焊機(jī)短路時(shí)的功率因數(shù)隨著焊接回路短路感抗的增加而減小。對(duì)于某一特定的焊機(jī)，cosфCC不隨焊機(jī)輸出功率變化而變化。單相工頻交流電阻焊機(jī)的功率因數(shù)很低，通常只有0.3～0.5。在焊接負(fù)載條件下，隨著被焊材料不同，材料厚度不同，即焊件有效電阻不同，cosф也不同。當(dāng)焊件電阻RW減小時(shí)，cosф也減小，短路時(shí)cosф=cosфCC

為最小。3.焊接回路——電氣特點(diǎn)（4）衡量電阻焊機(jī)焊接回路性能有兩個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)，即焊接回路的短路阻抗和焊機(jī)的功率因數(shù)。為了盡可能地減小能量損耗以及減小對(duì)電網(wǎng)品質(zhì)的影響，在設(shè)計(jì)制造焊機(jī)時(shí)，可通過采取降低變壓器漏抗，減小焊接回路所包圍的面積、降低各構(gòu)件連接處的接觸電阻等措施來減小焊接回路的短路阻抗，并采取上述前兩條措施來提高焊機(jī)的功率因數(shù)。1.1單相工頻交流焊機(jī)2023/2/626/1551.2二次整流焊機(jī)1.工作原理（1）所謂二次整流電阻焊機(jī)，就是在阻焊變壓器的二次繞組輸出端接入大功率整流管，將阻焊變壓器輸出的交流電整流成直流用于焊接，其電氣框圖及焊接電流波形如下圖所示。2023/2/627/155二次整流電阻焊機(jī)電氣框圖及焊接電流波形(a)電氣框圖(b)焊接電流波形（感性負(fù)載）

(a)(b)1.2二次整流焊機(jī)2023/2/628/1551.工作原理（2）二次整流電阻焊機(jī)主電路有三種基本形式：?jiǎn)蜗嗳ㄕ鳌⑷喟氩ㄕ骱腿嗳ㄕ?，其電氣原理如下圖所示。單相全波整流焊機(jī)采用二次繞組有中心抽頭的單相變壓器加上全波整流器（圖a）。三相半波整流焊機(jī)可采用單個(gè)三柱式三相變壓器，三個(gè)二次繞組與三個(gè)整流管相連后接成星形（圖b）。三相全波整流焊機(jī)可以采用三只相同的單相變壓器，二次繞組按單相全波整流方法與六組整流管相連，該系統(tǒng)相當(dāng)于三個(gè)簡(jiǎn)單的單相系統(tǒng)組合而成（圖c）；三相全波也可以采用單獨(dú)的一個(gè)三相變壓器，使兩組二次繞組反星形聯(lián)結(jié)。(a)單相全波整流

(b)三相半波整流

(c)三相全波整流

(a)(c)(b)1.2二次整流焊機(jī)2.特點(diǎn)（1）（1）由于二次輸出為直流，且電流不過零，熱效率高，獲得同樣焊接電流所需的二次空載電壓和功率比交流焊機(jī)低得多，功率因數(shù)也大大提高，達(dá)到0.8～0.9。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在保證相同焊接效果的條件下，這種焊機(jī)所需的視在功率只有交流焊機(jī)的1/3～1/5，節(jié)能效果好。（2）三相負(fù)載均衡（對(duì)于三相半波或全波二次整流焊機(jī)而言），這一特點(diǎn)對(duì)于供電電網(wǎng)十分有利，而且在相當(dāng)于交流焊機(jī)1/3～1/5的線電流情況下，就能得到相同的焊接效果，對(duì)供電電網(wǎng)的利用率高，沖擊小。2023/2/629/1551.2二次整流焊機(jī)2.特點(diǎn)（2）（3）由于二次整流焊機(jī)二次輸出直流，故焊接回路的感抗幾乎為零，焊接電流的大小僅和回路電阻成正比，不受焊機(jī)臂包圍面積變化及焊接回路內(nèi)伸入磁性物質(zhì)等影響回路感抗的因素的影響。（4）焊接時(shí)在電極臂之間不會(huì)產(chǎn)生交變電磁力，故電極壓力穩(wěn)定。在焊鉗與阻焊變壓器分開的懸掛式點(diǎn)焊機(jī)上也不需要采用粗大的低感抗電纜，故可提高電纜的使用壽命，并減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。（5）直流縫焊能大大提高焊接速度，不受交流頻率的限制。（6）閃光對(duì)焊時(shí)，閃光穩(wěn)定，可減少閃光所需電壓，從而可減少焊機(jī)功率。2023/2/630/1551.2二次整流焊機(jī)2.特點(diǎn)（3）此類焊機(jī)的缺點(diǎn)是：需采用大功率整流管，整流管價(jià)格高、體積大，且焊接變壓器的利用系數(shù)低、尺寸較大，設(shè)備的一次投資費(fèi)用將是交流焊機(jī)的一倍左右；同時(shí)，由于變壓器二次輸出的是大電流、低電壓，整流器的正向壓降也損耗相當(dāng)一部分功率。2023/2/631/1551.2二次整流焊機(jī)3.應(yīng)用二次整流電阻焊機(jī)通用性很強(qiáng)，可用于點(diǎn)焊、凸焊、縫焊和對(duì)焊各種電阻焊方法上，并可用于焊接各類金屬材料，它能獲得比工頻交流焊機(jī)更好的焊接效果，而且能夠滿足一些特殊的焊接工藝要求，其主要應(yīng)用為：

工頻交流焊機(jī)難于焊接的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好的有色金屬點(diǎn)焊、縫焊。大型構(gòu)件、厚板的點(diǎn)焊，以及多層薄板點(diǎn)焊。焊接耐熱鋼板，不易產(chǎn)生裂紋。較薄板材的高速連續(xù)縫焊以及大型截面焊件的對(duì)焊。焊件結(jié)構(gòu)要求焊機(jī)臂伸長(zhǎng)較長(zhǎng)或有鐵磁性物質(zhì)伸入焊接回路的情況，以及用于要求焊接回路面積較大的懸掛式點(diǎn)焊鉗上，在不需要增加焊機(jī)功率的情況下保證焊接質(zhì)量。

2023/2/632/1551.3三相低頻焊機(jī)1.工作原理（1）所謂三相低頻焊機(jī)，即采用三相電網(wǎng)供電，而輸出焊接電流的頻率低于工頻50Hz（一般為15～20Hz或更低）。此類焊機(jī)的電氣原理圖和焊接電流波形如下圖所示。從圖中可以看出：在主電路結(jié)構(gòu)上，它采用一個(gè)特殊的焊接變壓器，此變壓器帶有三個(gè)相同的一次繞組和一個(gè)二次繞組，安裝在同一鐵心柱上，且變壓器的鐵心截面較大；另一方面，變壓器的一次繞組與一組可控的三相開關(guān)兼整流管連成三角形電路。

2023/2/6焊接電流波形主電路電氣原理圖33/1551.3三相低頻焊機(jī)1.工作原理（2）

三相低頻電阻焊機(jī)的工作過程是：當(dāng)焊機(jī)不工作時(shí)，VT1～VT6六個(gè)晶閘管全部關(guān)斷；焊接時(shí)，先輪流觸發(fā)晶閘管VT1、VT3、VT5，使它們順次導(dǎo)通，在一次繞組a、b、c中順次通以正向電流，變壓器二次繞組也獲得相應(yīng)的正向焊接電流。三相低頻焊機(jī)與工頻交流及二次整流焊機(jī)不同，它不一定是在每一周波中輪流觸發(fā)正反向晶閘管，而是可以連續(xù)多個(gè)周波依次循環(huán)觸發(fā)正向的晶閘管（其順序?yàn)椋篤T1→VT2→VT3→）得到多個(gè)周波的連續(xù)正向焊接電流，電流大小隨時(shí)間而漸增。2023/2/634/1551.3三相低頻焊機(jī)1.工作原理（3）

隨著焊接電流的增加，鐵心磁通也隨之增加，在鐵心磁通達(dá)到飽和之前必須切斷正向電流，由此可見，連續(xù)通以單方面電流的時(shí)間受到鐵心截面的限制。一般不超過0.2s，如果某些焊接工藝要求較長(zhǎng)時(shí)間通電，應(yīng)對(duì)電流進(jìn)行換向，即連續(xù)依次觸發(fā)反向晶閘管VT2、VT4、VT6，產(chǎn)生反向的焊接電流。2023/2/635/1551.3三相低頻焊機(jī)2.特點(diǎn)

（1）采用三相電網(wǎng)供電，使電網(wǎng)負(fù)荷均勻。（2）由于焊接回路通過低頻電流，回路感抗減小，既可將焊機(jī)的功率因數(shù)提高至0.85以上，又可降低焊接過程中的功率損耗。（3）三相低頻焊機(jī)輸出緩升緩降波形的焊接電流，此種波形電流的焊接工藝性好，易于調(diào)節(jié)。此種焊機(jī)存在的缺點(diǎn)是：由于頻率低，且單方向通電時(shí)間較長(zhǎng)，焊接變壓器鐵心容易飽和，故所需的阻焊變壓器的尺寸比工頻交流焊機(jī)的大得多；同時(shí)由于低頻焊接，焊接生產(chǎn)率較低。2023/2/636/1551.3三相低頻焊機(jī)3.應(yīng)用

三相低頻電阻焊機(jī)可用于焊接碳鋼、不銹鋼、有色金屬、耐熱合金等多種材料，并且通常用于焊接質(zhì)量要求較高的航空、航天結(jié)構(gòu)件，也可用于大厚度鋼件的點(diǎn)焊及縫焊以及大截面尺寸零件的閃光對(duì)焊。2023/2/637/1551.4電容儲(chǔ)能焊機(jī)1.工作原理（1）電容儲(chǔ)能焊的原理是利用從電網(wǎng)緩慢地儲(chǔ)積于電容器中的能量，在很短的時(shí)間內(nèi)，通過阻焊變壓器向被焊工件放電進(jìn)行焊接，其電氣原理如下圖所示。2023/2/6電氣原理圖等值放電電路圖電容儲(chǔ)能焊機(jī)的放電回路可以等值為圖b所示的電容器C對(duì)等值電阻R及等值電感L的放電電路，此電路方程為：38/1551.4電容儲(chǔ)能焊機(jī)1.工作原理（2）將代入得：2023/2/6令其特征方程為：解得：從方程的根可以看出，焊接回路電參數(shù)不同，決定了α1和α2是實(shí)數(shù)還是虛數(shù)，從而決定電容儲(chǔ)能的焊接電流有以下兩種類型：39/1551.4電容儲(chǔ)能焊機(jī)1.工作原理（3）當(dāng)，即時(shí)，α1和α2為兩個(gè)共軛復(fù)數(shù)根，此時(shí)焊接電流波形是衰減振蕩型的（如圖a中曲線1所示），此種電流波形的特點(diǎn)是通電時(shí)間較短，電流峰值較大；當(dāng)，即時(shí)，α1和α2是兩個(gè)不等的實(shí)根，相應(yīng)的焊接電流波形是非振蕩性的（如圖b中曲線2所示），此種電流波形的特點(diǎn)是通電時(shí)間較長(zhǎng)，電流峰值較小。

2023/2/6焊接電流波形電流波形調(diào)節(jié)1—衰減振蕩波形2—非振蕩波形(a)(b)40/1551.4電容儲(chǔ)能焊機(jī)1.工作原理（4）通過對(duì)電容儲(chǔ)能焊機(jī)放電電路分析可知：當(dāng)焊機(jī)焊接回路一定時(shí)，影響放電電流波形的主要參數(shù)是充電電壓U0

、儲(chǔ)能電容容量C及焊接變壓器的電壓比K，其影響如圖b、c及d所示。2023/2/6(b)(c)(d)1—衰減振蕩波形2—非振蕩波形41/1551.4電容儲(chǔ)能焊機(jī)1.工作原理（5）因此，可以利用這些變化規(guī)律來調(diào)節(jié)電容儲(chǔ)能焊機(jī)的焊接參數(shù)。提高充電電壓，從而提高焊接電流峰值，并使焊接總能量增加。減小變壓比，能使焊接電流峰值提高，但通電時(shí)間相應(yīng)縮短，焊接總能量基本不變。增加電容容量，焊接通電時(shí)間顯著增加，焊接電流峰值有少量增加，焊接總能量增加。2023/2/642/1551.4電容儲(chǔ)能焊機(jī)2.特點(diǎn)（1）要求電網(wǎng)容量小，焊接同樣的材料和結(jié)構(gòu)，所需的電網(wǎng)容量?jī)H為交流點(diǎn)焊機(jī)的1/10左右，對(duì)電網(wǎng)的沖擊也小，能有效地利用電力，達(dá)到省電的目的。（2）電容儲(chǔ)能焊是大電流，短時(shí)間焊接，加熱集中，接頭外型好、變形小。（3）采用現(xiàn)代電子技術(shù)，半導(dǎo)體充放電回路，很容易做到電容器每次焊接供給電能的一致性，并不受網(wǎng)壓波動(dòng)的影響，因而焊接熱量極為穩(wěn)定，接頭強(qiáng)度波動(dòng)小，重復(fù)性極好。缺點(diǎn)：電流波形難于調(diào)節(jié)；電容器體積大、價(jià)格貴，且有一定的使用壽命，焊機(jī)成本及維修費(fèi)用相對(duì)較高。2023/2/643/1551.4電容儲(chǔ)能焊機(jī)3.應(yīng)用由于儲(chǔ)能電阻焊質(zhì)量穩(wěn)定，可用于對(duì)焊接熱能要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，例如精密儀器儀表零件、電真空器件、金屬細(xì)絲以及異種金屬工件的焊接；利用其加熱集中的特點(diǎn)，可用于導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好的鋁、銅板焊接，以及大凸緣工件一次凸焊。大容量?jī)?chǔ)能電阻焊機(jī)，在某些場(chǎng)合可替代價(jià)格更昂貴的低頻焊機(jī)。2023/2/644/1551.5逆變焊機(jī)逆變式電阻焊機(jī)是在20世紀(jì)80年代開始發(fā)展起來的一種新型產(chǎn)品。在日本、美國、歐洲現(xiàn)已有較多的應(yīng)用。而在國內(nèi)尚處于研制完善階段。2023/2/645/1551.5逆變焊機(jī)1.工作原理逆變式電阻焊機(jī)的基本原理是：從電網(wǎng)輸入的三相交流電經(jīng)橋式整流和濾波后得到較平穩(wěn)的直流電，經(jīng)逆變器逆變產(chǎn)生中頻交流電（f=600～2000Hz），再向阻焊變壓器饋電，阻焊變壓器二次輸出的低電壓交流電經(jīng)單相全波整流后產(chǎn)生脈動(dòng)很小的直流電用于焊接。逆變式電阻焊機(jī)通常是用脈寬調(diào)制（PWM）方法調(diào)節(jié)焊接直流的，逆變式焊機(jī)的電氣框圖及原理圖如下圖所示。2023/2/646/1551.5逆變焊機(jī)2.特點(diǎn)（1）（1）三相負(fù)載平衡，功率因數(shù)高，節(jié)能效果明顯。（2）響應(yīng)速度快，控制精度高。由于采用較高的逆變頻率(600~2000Hz)，時(shí)間調(diào)節(jié)和反饋控制周期在1ms(1000Hz)以內(nèi)，大大提高了焊接電流控制精度。（3）焊接變壓器體積小，重量輕。由于采用中頻的工作頻率，在相同的功率輸出時(shí)焊接變壓器體積和重量明顯減小，據(jù)報(bào)道，采用逆變式的一體式焊鉗其重量可減輕50%。（4）工藝優(yōu)勢(shì)明顯。焊接電流為脈動(dòng)直流（且波紋度小），無交流過零不加熱工件的缺點(diǎn)，熱量集中能焊接各種材料。同時(shí)，電極壽命獲得延長(zhǎng)。2023/2/647/1551.5逆變焊機(jī)2.特點(diǎn)（2）逆變式電阻焊機(jī)目前存在的主要問題是：由于大功率開關(guān)元件和大功率整流管的制造技術(shù)及價(jià)格因素，此類焊機(jī)的輸出功率受到一定的限制，銷售價(jià)格也較高。2023/2/648/1551.5逆變焊機(jī)3.應(yīng)用逆變式電阻焊機(jī)的阻焊變壓器重量顯著減小，特別適用于內(nèi)裝變壓器式點(diǎn)焊鉗，此種點(diǎn)焊鉗用于點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)中有更大的優(yōu)越性，美、日等國汽車行業(yè)逐步建立了以逆變點(diǎn)焊機(jī)器人2023/2/649/1551.6幾種電阻焊機(jī)主電源焊接性能比較因?yàn)楹附与娏魇请娮韬钢凶钪饕膮?shù)，焊接接頭的形成很大程度上取決于焊接電流波形。下圖是幾種常用的電阻焊機(jī)主電源的輸出電流波形比較。2023/2/61—工頻交流2—電容儲(chǔ)能3—三相低頻4—次級(jí)整流5－逆變50/1551.6幾種電阻焊機(jī)主電源焊接性能比較對(duì)于某些導(dǎo)電、導(dǎo)熱性極好的工件材料，需要快速加熱，最大限度地減少散熱，有效地加熱焊點(diǎn)，電容儲(chǔ)能焊電源的電流波形最適合于焊接此類材料，但由于加熱快，存在焊接飛濺較嚴(yán)重的缺點(diǎn)；工頻交流焊接電源輸出電流峰值有限，電流波動(dòng)大，對(duì)工件加熱較慢，僅適用于焊接厚度不大的鋼板；二次整流焊接電源輸出電流波動(dòng)小，焊接熱效率較高，可以焊接有色金屬、耐熱合金等材料；逆變焊機(jī)能精確地控制焊接電流及電流上升速度，更適合于焊接要求很高的精密點(diǎn)焊，或容易產(chǎn)生焊接飛濺的高強(qiáng)度鋼板。2023/2/651/1551.6幾種電阻焊機(jī)主電源焊接性能比較典型的電阻焊主電源焊接性能比較2023/2/6主電源類型焊接高導(dǎo)電導(dǎo)熱材料焊接高強(qiáng)鋼板或厚板焊接生產(chǎn)率熱效率焊接變形焊接能量穩(wěn)定性單向工頻交流▲●●▲▲▲二次整流★★★★●★三相低頻★★▲●●★電容儲(chǔ)能★▲▲★★★逆變★★★★★★注：★——極好，●——好，▲——差52/1552023/2/6內(nèi)容提綱0前言1電阻焊機(jī)主電源2電阻焊機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和裝置

2.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)2.2縫焊機(jī)2.3對(duì)焊機(jī)3電阻焊機(jī)的控制及質(zhì)量監(jiān)控

53/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)

按照焊機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以將點(diǎn)（凸）焊機(jī)分為：通用固定式焊機(jī)移動(dòng)式焊機(jī)多點(diǎn)焊機(jī)2023/2/654/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)——通用固定式焊機(jī)下圖是3種通用固定式點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)。圓弧運(yùn)動(dòng)式點(diǎn)焊機(jī)垂直運(yùn)動(dòng)式點(diǎn)焊機(jī)垂直運(yùn)動(dòng)式凸焊機(jī)2023/2/655/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)——通用固定式焊機(jī)圓弧運(yùn)動(dòng)式點(diǎn)焊機(jī)是最簡(jiǎn)單的固定式焊機(jī)，俗稱搖臂式點(diǎn)焊機(jī)。這種點(diǎn)焊機(jī)是利用杠桿原理，通過上電極臂施加電極壓力。上、下電極臂為伸長(zhǎng)的圓柱形構(gòu)件，既傳遞電極壓力，也傳遞焊接電流。加壓方式有：①氣動(dòng)；②腳踏；③電動(dòng)機(jī)-凸輪3種。

其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)及維修成本較低；適用于多用途的電極變化，即電極臂間距、臂伸長(zhǎng)及下電極臂的方位均可按工件形狀及焊點(diǎn)位置作靈活調(diào)整；合理的杠桿加壓和配力結(jié)構(gòu)運(yùn)作靈活，但缺點(diǎn)是焊接電流和電極壓力會(huì)隨臂伸度的變化而變化；同時(shí)，由于上電極的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧形的，不適宜作凸焊。2023/2/656/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)——通用固定式焊機(jī)垂直運(yùn)動(dòng)式焊機(jī)，亦稱直壓式焊機(jī)，適用于要求較高點(diǎn)焊及凸焊。這類焊機(jī)的上電極在有導(dǎo)向構(gòu)件的控制下作直線運(yùn)動(dòng)。電極壓力由氣缸或液壓缸直接作用。加壓方式有：①氣動(dòng)；②液壓；③伺服電機(jī)。這類焊機(jī)的特點(diǎn)是：采用直壓式加壓機(jī)構(gòu)，焊接速度快；可分別通過調(diào)壓閥和節(jié)流閥無級(jí)調(diào)節(jié)電極壓力和加壓速度；直壓式加壓，焊接壓力穩(wěn)定，有利于保證焊點(diǎn)表面及內(nèi)在質(zhì)量，尤其是凸焊，對(duì)焊接壓力穩(wěn)定性、均勻性和隨動(dòng)性要求高，必須采用垂直加壓式。2023/2/657/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)——移動(dòng)式焊機(jī)下圖是3種典型的移動(dòng)式點(diǎn)焊機(jī)。移動(dòng)式焊機(jī)分為兩類：①懸掛式焊機(jī)；②便攜式焊機(jī)。懸掛式（變壓器與焊鉗分離型）

懸掛式（一體型）

便攜式2023/2/658/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)左圖是阻焊變壓器與焊鉗型分離的懸掛式焊機(jī)，要通過水冷電纜傳遞焊接電流。由于阻焊變壓器與焊鉗之間的電纜增加了焊接回路的阻抗，所以這種懸掛式焊機(jī)阻焊變壓右圖是阻焊變壓器與焊鉗一體的懸掛式焊機(jī)，故與固定式焊機(jī)性能相似。器的二次空載電壓較固定式焊機(jī)高2~4倍。1.機(jī)械結(jié)構(gòu)——移動(dòng)式焊機(jī)2023/2/659/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)——移動(dòng)式焊機(jī)下圖是便攜式焊機(jī)，主要用于維修工作，為達(dá)到簡(jiǎn)便、輕巧的使用目的，阻焊變壓器采用空氣自然冷卻形式，這樣額定功率很?。?.5kVA），負(fù)載持續(xù)率非常低（僅能每分鐘使用1次），但瞬時(shí)焊接電流仍可達(dá)7000~10000A。2023/2/660/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)——移動(dòng)式焊機(jī)移動(dòng)式焊機(jī)重量較輕、移動(dòng)靈活、操作方便，可實(shí)現(xiàn)全位置、全方位焊接，懸掛式點(diǎn)焊機(jī)是汽車白車身焊裝線上用的最廣泛的焊接設(shè)備。在全自動(dòng)生產(chǎn)線上，通常是將移動(dòng)式焊機(jī)的焊鉗安裝在機(jī)械手上，通過計(jì)算機(jī)控制，使機(jī)械手按指令進(jìn)行點(diǎn)焊操作，并可將多臺(tái)機(jī)械手安裝在生產(chǎn)線上同時(shí)對(duì)工件不同部位施焊，從而顯著提高生產(chǎn)效率。2023/2/661/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)——多點(diǎn)焊機(jī)多點(diǎn)焊機(jī)是大批量生產(chǎn)中的專用設(shè)備，例如汽車生產(chǎn)線上針對(duì)具體沖壓焊接件而專門設(shè)計(jì)制造多點(diǎn)焊機(jī)。多點(diǎn)焊機(jī)一般采用多個(gè)阻焊變壓器及多把焊槍根據(jù)工件形狀分布。電極壓力通過安裝在焊槍上的氣缸或液壓缸直接作用在電極上，為了達(dá)到較小的焊點(diǎn)間距，焊槍外形和尺寸受到限制，有時(shí)需要采用液壓缸才能滿足要求。2023/2/662/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)——多點(diǎn)焊機(jī)20世紀(jì)70年代的多點(diǎn)焊機(jī)大多采用單面雙點(diǎn)焊方式，有些大型的可焊數(shù)百點(diǎn)，但為了適應(yīng)加速更新車型的需要，20世紀(jì)80年代起已逐步發(fā)展成每個(gè)工位只完成10~30余點(diǎn)的多點(diǎn)焊機(jī)。同時(shí)為了保證焊點(diǎn)質(zhì)量和控制或檢測(cè)焊接電流，已從單面雙點(diǎn)改用雙面單點(diǎn)方式，有時(shí)也采用推挽式雙面雙點(diǎn)，還出現(xiàn)了機(jī)頭固定，工作臺(tái)將工件移動(dòng)到所需焊接部位的柔性多點(diǎn)焊機(jī)。2023/2/663/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)2.機(jī)械裝置點(diǎn)焊機(jī)及凸焊機(jī)的機(jī)械裝置中的關(guān)鍵部分為加壓機(jī)構(gòu)，它直接影響到焊接質(zhì)量，裝置應(yīng)滿足下列要求：剛度好，在工作中不易產(chǎn)生撓曲變形，不失穩(wěn)，保證上下電極不發(fā)生錯(cuò)位。加壓、消壓動(dòng)作靈活、迅速、無沖擊，電極壓力隨動(dòng)性好，特別對(duì)于凸焊機(jī)，其電極壓力隨動(dòng)性要求更高。能提供適合焊接工藝要求的各種電極壓力變化曲線（例如：恒定壓力、階梯形壓力及馬鞍形壓力等）。焊接過程中電極壓力要穩(wěn)定。

2023/2/664/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)2.機(jī)械裝置點(diǎn)焊機(jī)及凸焊機(jī)的加壓機(jī)構(gòu)主要由動(dòng)力部分和導(dǎo)向部分組成,前者產(chǎn)生壓力，后者的作用是保證電極和導(dǎo)電部分在加壓和焊接過程中按照一定的方向移動(dòng)。按照加壓機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來源不同，一般有腳踏式加壓機(jī)構(gòu)，電動(dòng)凸輪傳動(dòng)加壓機(jī)構(gòu)、氣壓傳動(dòng)加壓機(jī)構(gòu)、液壓傳動(dòng)加壓機(jī)構(gòu)和氣-液壓復(fù)合傳動(dòng)加壓機(jī)構(gòu)等，最新開發(fā)的是用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的加壓機(jī)構(gòu)。2023/2/665/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)2.機(jī)械裝置——腳踏和電動(dòng)凸輪傳動(dòng)加壓機(jī)構(gòu)

腳踏和電動(dòng)凸輪傳動(dòng)的加壓機(jī)構(gòu)分別是利用腳踏帶動(dòng)的杠桿或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的凸輪將彈簧壓縮，彈簧的壓緊力通過杠桿擴(kuò)力后成為電極力。這兩種加壓機(jī)構(gòu)只能用于圓弧運(yùn)動(dòng)式點(diǎn)焊機(jī)上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，但由于電極力會(huì)隨電極磨損及彈簧性能變化而變化，很難保證恒定的焊接質(zhì)量。所以這兩種加壓機(jī)構(gòu)一般用于小批量手工操作或壓縮空氣不易得到的場(chǎng)合。2023/2/666/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)2.機(jī)械裝置——?dú)鈮簜鲃?dòng)加壓機(jī)構(gòu)

目前在點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)中，應(yīng)用最多是氣壓傳動(dòng)加壓機(jī)構(gòu)，這種加壓機(jī)構(gòu)通常是自動(dòng)控制的，加壓和消壓動(dòng)作迅速、靈活，而且電極壓力可以根據(jù)要求隨時(shí)調(diào)節(jié)，可以用于垂直運(yùn)動(dòng)式點(diǎn)（凸）焊機(jī)、圓弧運(yùn)動(dòng)式點(diǎn)焊機(jī)或懸掛式點(diǎn)焊機(jī)上。氣壓傳動(dòng)加壓機(jī)構(gòu)可以是恒壓力的，也可以是變壓力的，通用的點(diǎn)（凸）焊機(jī)一般采用恒壓力系統(tǒng)，對(duì)于某些有特殊工藝要求的點(diǎn)（凸）焊機(jī)可以采用變壓力系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)階梯形或馬鞍形壓力曲線。2023/2/667/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)2.機(jī)械裝置——?dú)鈮簜鲃?dòng)加壓機(jī)構(gòu)

點(diǎn)（凸）焊機(jī)上采用的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)通常有以下三種：2023/2/6氣缸行程固定的恒壓力氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于一些無特殊要求、且氣缸行程不需要經(jīng)常改變的點(diǎn)（凸）焊機(jī)，只需采用恒壓力加壓。氣缸行程可調(diào)的恒壓力氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)為了適應(yīng)不同的焊件結(jié)構(gòu)形狀要求，一般通用的點(diǎn)（凸）焊機(jī)的加壓常采用行程可調(diào)，且具有輔助行程的三氣室氣缸。氣缸中上下兩個(gè)活塞將氣缸分成上、中、下三個(gè)氣室，使氣缸活塞具有輔助行程和工作行程兩個(gè)行程。采用雙電磁氣閥的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)帶有雙電磁氣閥的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)其工作行程的調(diào)節(jié)及輔助行程的使用與氣缸行程可調(diào)的恒壓力氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)相同，利用其氣壓和電氣控制的配合，此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)：提高電極復(fù)位速度、變壓力氣壓傳動(dòng)兩種不同的加壓功能。68/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)2.機(jī)械裝置——?dú)鈮簜鲃?dòng)加壓機(jī)構(gòu)

通常情況下，300kV·A以下的點(diǎn)（凸）焊機(jī)都是采用氣壓傳動(dòng)加壓機(jī)構(gòu)的，氣壓傳動(dòng)加壓機(jī)構(gòu)具有隨動(dòng)性好，成本低等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)焊機(jī)要求很大的電極壓力，或者加壓氣缸的尺寸不得不縮小時(shí)，可用液壓傳動(dòng)或氣液壓傳動(dòng)，但氣液壓或液壓傳動(dòng)加壓機(jī)構(gòu)的成本高，維修復(fù)雜。2023/2/669/1552.1點(diǎn)焊機(jī)和凸焊機(jī)2.機(jī)械裝置——用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的加壓機(jī)構(gòu)最新開發(fā)的是用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的加壓機(jī)構(gòu)，即電極位移、速度及壓力由伺服電機(jī)控制。其壓緊力可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)，具有電極壓力提升速度快，且保持恒定；加壓過程無沖擊，工件變形??；實(shí)現(xiàn)精確控制，改善焊接穩(wěn)定性，減少焊接飛濺，焊接質(zhì)量高；焊接時(shí)可減少碰撞變形和噪音。目前國外機(jī)器人用焊鉗已逐步采用伺服焊鉗。2023/2/670/1552.2縫焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)

按照焊機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以分為縱向縫焊機(jī)、橫向縫焊機(jī)、萬能縫焊機(jī)（可焊縱、橫兩種焊縫）3種常用的縫焊機(jī)。橫向縫焊機(jī)縱向縫焊機(jī)2023/2/671/1552.2縫焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)

橫向縫焊機(jī)是指在焊接操作時(shí)形成的焊縫與焊機(jī)的電極臂相垂直的一種焊機(jī)，它可用于焊接水平工件的長(zhǎng)焊縫以及圓周環(huán)形焊縫?？v向縫焊機(jī)是指在焊接操作時(shí)形成的焊縫與焊機(jī)的電極臂相平行的一種焊機(jī)，它可用于焊接水平工件的短焊縫以及圓筒形容器的縱向直縫。通用縫焊機(jī)是一種縱橫兩用縫焊機(jī)，上電極可作90℃旋轉(zhuǎn)，而下電極臂和下電極有兩套，一套用于橫向，另一套用于縱向，可根據(jù)需要進(jìn)行互換。2023/2/672/1552.2縫焊機(jī)2.機(jī)械裝置

縫焊機(jī)的機(jī)械裝置除了必須具有與點(diǎn)（凸）焊機(jī)相似的加壓機(jī)構(gòu)外，還有兩個(gè)關(guān)鍵的部分：即使焊輪轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及集傳動(dòng)、加壓和導(dǎo)電三項(xiàng)功能為一體的縫焊機(jī)機(jī)頭。前者與點(diǎn)（凸）焊機(jī)的基本相似或更為簡(jiǎn)單，因?yàn)榭p焊機(jī)一般不需要施加預(yù)壓和鍛壓力，而且不需要給焊輪兩種行程，只要有一種大的工作行程可以放入和取出工件就足夠了。所以，對(duì)縫焊機(jī)的加壓機(jī)構(gòu)這里不再作重復(fù)介紹，以下主要介紹縫焊機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)頭。2023/2/673/1552.2縫焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——傳動(dòng)結(jié)構(gòu)縫焊機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要功能是：保證焊件在焊接過程中按點(diǎn)距所要求的速度可靠、平穩(wěn)地移動(dòng)，且可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)此速度?？p焊機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按焊機(jī)的用途及焊接工藝要求不同，可以有連續(xù)傳動(dòng)和步進(jìn)傳動(dòng)兩種形式；按帶動(dòng)焊輪轉(zhuǎn)動(dòng)的部件不同，可以有齒輪傳動(dòng)或修正輪傳動(dòng)；按焊機(jī)類型及被焊工件的形狀要求不同，可以上焊輪主動(dòng)，下焊輪主動(dòng)，或上、下兩焊輪均為主動(dòng)，橫向縫焊機(jī)通常是以下電極為主動(dòng)的，而縱向縫焊機(jī)通常是以上電極為主動(dòng)，通用縫焊機(jī)都是以上電極為主動(dòng)的。2023/2/674/1552.2縫焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——傳動(dòng)結(jié)構(gòu)（連續(xù)傳動(dòng)）連續(xù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般用于連續(xù)縫焊和斷續(xù)縫焊的縫焊機(jī)上。由于焊輪的轉(zhuǎn)速很低，一般不超過每分鐘數(shù)十轉(zhuǎn)，可傳動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，這就要求使用變速比相當(dāng)大的減速、變速機(jī)構(gòu)。通常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和減速可以采用交流變頻電動(dòng)機(jī)、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)、帶式帶輪的減速器、一齒差減速器等，另再配齒輪減速器等，最后可以是萬向軸直接帶動(dòng)焊輪，也可以是萬向軸通過修正輪帶動(dòng)焊輪。2023/2/675/1552.2縫焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——傳動(dòng)結(jié)構(gòu)（連續(xù)傳動(dòng)）2023/2/6典型的帶輪調(diào)速、減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1—電動(dòng)機(jī)2—調(diào)節(jié)手輪3—斜面嚙合花盤4—彈簧5—帶輪6—蝸輪7—蝸輪8—直齒輪對(duì)9—萬向軸10—齒輪對(duì)11—焊輪焊接汽車油箱的專用縫焊機(jī)雙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1—電動(dòng)機(jī)2—減速器3—可變換齒輪組4—錐齒輪5—萬向軸6—修正輪7—焊輪76/1552.2縫焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——傳動(dòng)結(jié)構(gòu)（步進(jìn)傳動(dòng)）步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常用于步進(jìn)式縫焊機(jī)上。常用的步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有：馬氏輪傳動(dòng)、棘輪傳動(dòng)等。其動(dòng)力來源可以是電動(dòng)機(jī)或氣動(dòng)，電動(dòng)機(jī)輸出扭矩較小，氣動(dòng)傳動(dòng)雖可獲得較大的扭矩。但由于經(jīng)常放氣嘈聲嚴(yán)重，馬氏輪傳動(dòng)和棘輪傳動(dòng)都不太平穩(wěn)，故現(xiàn)代步進(jìn)式縫焊機(jī)上也采用磁力離合器式步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。2023/2/677/1552.2縫焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——傳動(dòng)結(jié)構(gòu)（步進(jìn)傳動(dòng)）具有磁力離合器式步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖2023/2/61—直流電動(dòng)機(jī)2—磁力離合器3—錐齒輪對(duì)4—蝸輪蝸桿減速器5—可變換齒輪組6—萬向軸7—下焊輪78/1552.3對(duì)焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)焊機(jī)一般有電阻對(duì)焊機(jī)和閃光對(duì)焊機(jī)兩大類，其機(jī)械結(jié)構(gòu)基本相同，但它與點(diǎn)焊機(jī)和縫焊機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)有很大的區(qū)別，即包括機(jī)身、夾緊機(jī)構(gòu)、送進(jìn)機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵部分，下圖是一例通用型對(duì)焊機(jī)。2023/2/679/1552.3對(duì)焊機(jī)1.機(jī)械結(jié)構(gòu)按夾緊機(jī)構(gòu)，可以分為杠桿夾緊、螺旋夾緊、偏心夾緊、氣壓夾緊、氣液壓夾緊和液壓夾緊等對(duì)焊機(jī)。按送進(jìn)機(jī)構(gòu)，可分為杠桿傳動(dòng)、彈簧傳動(dòng)、電動(dòng)凸輪傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、氣液壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)等。按焊接過程自動(dòng)化程序，可分為非自動(dòng)（手動(dòng)傳動(dòng)）焊機(jī)、半自動(dòng)（非自動(dòng)預(yù)熱、自動(dòng)燒化和頂鍛）焊機(jī)以及自動(dòng)焊機(jī)按用途可分為通用和專用焊機(jī)按安裝方法可分為固定式和移動(dòng)式焊機(jī)。2023/2/680/1552.3對(duì)焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)焊機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)完成以下功能：放置焊件，并保證焊件準(zhǔn)確定位。夾緊焊件，并在頂鍛時(shí)阻止焊件打滑。從電源向焊件潰送焊接電流。對(duì)焊機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)包括靜夾具和動(dòng)夾具兩部分，前者是固定的，直接安裝在固定臺(tái)板上，與焊接變壓器二次繞組的一端相連，并與機(jī)身在電氣絕緣；后者是可移動(dòng)的，安裝在活動(dòng)臺(tái)板上，它與焊接變壓器的另一端相連。2023/2/681/1552.3對(duì)焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——夾緊機(jī)構(gòu)根據(jù)被焊工件的長(zhǎng)度及不同的夾緊要求，對(duì)焊機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)可采用有頂座和無頂座兩種形式（如下圖所示）。2023/2/6前者的特點(diǎn)是頂鍛力主要通過頂座傳遞給焊件，因此在夾緊力較小的情況下就能承受較大的頂鍛力，而后者常用于焊接長(zhǎng)的焊件（平板、鋼軌、鋼管等），其頂鍛力須通過鉗口與焊件之間產(chǎn)生的摩擦力傳遞，故需要使用較大的夾緊力。有頂座形式無頂座形式82/1552.3對(duì)焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——夾緊機(jī)構(gòu)按夾緊機(jī)構(gòu)的加力方向不同，可以分為垂直夾緊或水平夾緊，有時(shí)根據(jù)特殊需要也可采用其它夾緊方向。絕大部分通用對(duì)焊機(jī)都采用垂直夾緊機(jī)構(gòu)，少數(shù)大型焊件或很長(zhǎng)的焊件，則用水平夾緊機(jī)構(gòu)，以便采用吊裝形式裝卸工件。為了產(chǎn)生夾緊力，有多種不同結(jié)構(gòu)的夾緊機(jī)構(gòu)，以適合各種焊件形狀和尺寸以及焊機(jī)功率等的要求。在中小功率的對(duì)焊機(jī)中，常采用手動(dòng)的夾緊機(jī)構(gòu)和氣壓夾緊機(jī)構(gòu)；在大功率對(duì)焊機(jī)上，則須采用氣-液壓夾緊或液壓夾緊機(jī)構(gòu)。手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)包括螺旋夾緊和偏心輪夾緊；氣壓夾緊機(jī)構(gòu)具有加壓迅速、壓力恒力、生產(chǎn)率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，夾緊力一般可達(dá)到20～100kN；如果要求更大的夾緊力，則需采用氣-液壓夾緊式或液壓夾緊機(jī)構(gòu)，其夾緊力可達(dá)到200～2500kN。2023/2/683/1552.3對(duì)焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——送進(jìn)機(jī)構(gòu)

這是對(duì)焊機(jī)中起決定性作用的關(guān)鍵部分。它的性能直接影響到焊件的焊接質(zhì)量。送進(jìn)機(jī)構(gòu)主要完成以下功能：在電阻對(duì)焊時(shí)，使焊件端面壓緊，并在通電加熱和頂鍛時(shí)使焊件產(chǎn)生一定的變形。在閃光對(duì)焊時(shí)，先使焊件按一定的燒化曲線平穩(wěn)送進(jìn)，并在頂鍛時(shí)提供必要的頂鍛力和頂鍛速度，使焊機(jī)快速壓緊和塑性變形。在有預(yù)熱的對(duì)焊過程中，能使動(dòng)夾具中的焊機(jī)作多次往復(fù)直線移動(dòng)。根據(jù)焊機(jī)的功率大小、使用要求和自動(dòng)化程度不同，送進(jìn)機(jī)構(gòu)可以采用多種不同的形式，通常有彈簧加壓式、杠桿加壓式、凸輪加壓式、氣體加壓式、氣-液加壓式和液體加壓式等。2023/2/684/1552.3對(duì)焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——送進(jìn)機(jī)構(gòu)（彈簧加壓式和杠桿加壓式）彈簧加壓式和杠桿加壓式送進(jìn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單但由于它們的頂鍛力分別是由彈簧力和手工加力產(chǎn)生的，存在著送進(jìn)或頂鍛速度、頂鍛力不穩(wěn)定、頂鍛速度低等缺點(diǎn)，只能用于要求不高的中小功率對(duì)焊機(jī)上。2023/2/685/1552.3對(duì)焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——送進(jìn)機(jī)構(gòu)（凸輪加壓式）

凸輪加壓式送進(jìn)機(jī)構(gòu)目前在中等功率用機(jī)械操作（自動(dòng)）或手工操作（半自動(dòng)）的對(duì)焊機(jī)上應(yīng)用較為廣泛。凸輪旋轉(zhuǎn)一周完成一次對(duì)焊焊接循環(huán)，凸輪的外形及轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了閃光和頂鍛時(shí)的位移曲線。凸輪加壓式送進(jìn)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、閃光穩(wěn)定，便于自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)式頂鍛速度受到限制為20～25mm/s,凸輪的制造要求高，閃光位移曲線變化困難等。利用凸輪加壓式送進(jìn)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，焊機(jī)可采用凸輪和氣壓、液壓聯(lián)用的復(fù)合送進(jìn)機(jī)構(gòu)，閃光時(shí)靠凸輪傳動(dòng)，而在頂鍛時(shí)采用氣壓、液壓或氣-液傳動(dòng)，以增加頂鍛力和頂鍛速度，這種復(fù)合送進(jìn)機(jī)構(gòu)的頂鍛參數(shù)可以獨(dú)立調(diào)節(jié)而與閃光曲線無關(guān)。2023/2/686/1552.3對(duì)焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——送進(jìn)機(jī)構(gòu)（氣壓加壓或氣-液加壓式）目前對(duì)焊機(jī)上使用最多的是氣壓加壓或氣-液加壓式送進(jìn)機(jī)構(gòu)，這種裝置一般是氣壓傳動(dòng)，帶液壓阻尼以調(diào)節(jié)閃光速度。功率較大的對(duì)焊機(jī)上通常還增加氣液式增壓頂鍛裝置，以保證有相當(dāng)高的頂鍛速度和足夠大的頂鍛力。這種氣-液加壓式送進(jìn)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是燒化速度均勻可調(diào)，閃光穩(wěn)定，頂鍛速度高，頂鍛力大；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。此種送進(jìn)機(jī)構(gòu)常用于較大功率的閃光對(duì)焊機(jī)上，例如UN7-400型汽車輪圈焊機(jī)，UN17-150-1型對(duì)焊機(jī)。2023/2/687/1552.3對(duì)焊機(jī)2.機(jī)械裝置

——送進(jìn)機(jī)構(gòu)（液壓加壓式）對(duì)于一些特大功率的閃光對(duì)焊機(jī)，如鋼軌對(duì)焊機(jī)，大功率錨鏈對(duì)焊機(jī)，需采用液壓加壓式送進(jìn)機(jī)構(gòu)，這種送進(jìn)機(jī)構(gòu)可以給大截面的焊件施加大的頂鍛力，一般采用伺服系統(tǒng)來控制閃光和頂鍛時(shí)動(dòng)夾具的運(yùn)動(dòng)。2023/2/688/1552023/2/6內(nèi)容提綱0前言1電阻焊機(jī)主電源2電阻焊機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和裝置3電阻焊機(jī)的控制及質(zhì)量監(jiān)控

3.1控制裝置3.2質(zhì)量監(jiān)控89/1553.1控制裝置電阻焊機(jī)控制裝置的主要功能是：提供信號(hào)控制焊機(jī)按設(shè)定的焊接程序工作；可靠地接通和切斷焊接電流；均勻地調(diào)節(jié)焊接電流的大?。还收蠙z測(cè)和處理；先進(jìn)的控制裝置還能實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量監(jiān)控。最簡(jiǎn)單的電阻焊機(jī)控制裝置僅由行程開關(guān)和電磁接觸器組成。80年代以前大部分電阻焊機(jī)均采用晶體管式和集成電路式控制裝置，從80年代起微處理器式控制裝置在電阻焊機(jī)中的應(yīng)用越來越普遍。2023/2/690/1553.1控制裝置與晶體管式和集成電路式控制裝置，微處理器式控制裝置具有控制精度高，響應(yīng)速度快，便于焊接質(zhì)量監(jiān)控，焊接程序及焊接參數(shù)可靈活改變、容易與焊接自動(dòng)生產(chǎn)線聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，微處理器式控制裝置通常還有其他功能，如能儲(chǔ)存多個(gè)焊接程序，能任意編排焊接程序的次序，可儲(chǔ)存多組參數(shù)并選擇，可設(shè)置焊接電流上下限，功率因數(shù)上下限，能隨焊點(diǎn)逐步遞增焊接電流，能監(jiān)視焊接參數(shù)的范圍，當(dāng)超出設(shè)定的極限時(shí)，發(fā)出報(bào)警或故障信息，能自診斷控制器發(fā)生的各種故障等，為了適用于機(jī)器人，專用焊機(jī)在焊接生產(chǎn)線上與其他自動(dòng)裝置協(xié)調(diào)工作，可將電阻焊控制裝置與可編邏輯程序控制器進(jìn)行集成。

2023/2/691/1553.1控制裝置控制裝置一般包括：主電力開關(guān)、程序轉(zhuǎn)換定時(shí)器、熱量控制器。下圖是集成電路式控制裝置的通用控制原理框圖2023/2/692/1553.1控制裝置1.主電力開關(guān)電阻焊機(jī)的主電力開關(guān)一般與阻焊變壓器一次繞組相串接，用以控制焊接電流的通斷。具有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：控制的電流數(shù)值大通斷頻繁主電力開關(guān)工作的精確性和可靠性將直接影響焊接接頭的質(zhì)量，因此，選擇何種類型的主電力開關(guān)以及保證主電力開關(guān)的質(zhì)量是非常重要的。2023/2/693/1553.1控制裝置1.主電力開關(guān)——主電力開關(guān)的類型

根據(jù)其工作原理不同，電阻焊機(jī)主電力開關(guān)可以為非同步開關(guān)和同步開關(guān)兩大類。①非同步開關(guān)此種開關(guān)的通斷在電網(wǎng)電壓的任一相位點(diǎn)進(jìn)行，每次電流通斷的相位不同，所經(jīng)歷的電路過渡過程也不同，因此焊接參數(shù)不穩(wěn)定，難以保證穩(wěn)定的焊接質(zhì)量。非同步開關(guān)通常為機(jī)械式或電磁式，它們均為有觸點(diǎn)開關(guān)，在電流通斷瞬間，觸點(diǎn)處易形成電弧，造成附加通電時(shí)間，影響焊接參數(shù)的穩(wěn)定性，且長(zhǎng)期使用會(huì)使觸點(diǎn)燒損、接觸不良。因此，這種開關(guān)目前僅用在焊接質(zhì)量要求不高的少量場(chǎng)合。2023/2/694/1553.1控制裝置1.主電力開關(guān)——主電力開關(guān)的類型

②同步開關(guān)這種開關(guān)可以控制在電網(wǎng)電壓每半周固定相位下接通，而在電流過零時(shí)斷開，其開關(guān)元件通常為晶閘管，屬于無觸點(diǎn)開關(guān)。同步開關(guān)具有焊接參數(shù)穩(wěn)定，焊接電流通斷迅速，且通斷時(shí)無電弧出現(xiàn)，可均勻調(diào)節(jié)焊接電流，開關(guān)使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，所以目前廣泛用于各種容量的電阻焊機(jī)上。2023/2/695/1553.1控制裝置1.主電力開關(guān)——晶閘管同步開關(guān)電路分析

晶閘管同步開關(guān)電路如下圖所示，它主要用于控制單相工頻交流、二次整流及三相低頻電阻焊主電源的通斷，它是由兩個(gè)反向并聯(lián)的大容量晶閘管VT1、VT2組成一個(gè)交流主電力開關(guān)，并與焊接變壓器串聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)焊接電流的同步通斷控制。在單相焊機(jī)上僅用一對(duì)，三相焊機(jī)上則需用三對(duì)。2023/2/6主電力開關(guān)電路等值電路96/1553.1控制裝置1.主電力開關(guān)——晶閘管同步開關(guān)電路分析

此晶閘管開關(guān)電路為一RL感性負(fù)載電路，其等值電路如下圖所示。由于焊接回路具有相當(dāng)大的電感，當(dāng)電阻焊電源接入電網(wǎng)時(shí)，變壓器一次繞組及焊接回路內(nèi)的電流不能立刻由零達(dá)到穩(wěn)定值，需有一個(gè)過渡過程，過渡過程的電流可以通過分析、求解主電力開關(guān)的等值電路微分方程得出：當(dāng)晶閘管控制角為α?xí)r，可列出電路的微分方程為其中Um為一次電壓峰值。另設(shè)邊界條件：2023/2/697/1553.1控制裝置1.主電力開關(guān)——晶閘管同步開關(guān)電路分析

根據(jù)以上二式可解得過渡電流：式中Z——回路等效阻抗過渡電流的合成波形如下圖所示。2023/2/6分析上式過渡電流表示可知：對(duì)于某一特定焊機(jī)，回路等值阻抗Z、負(fù)載功率因數(shù)角φ是基本不變的，過渡電流除了隨時(shí)間而變化外，還與晶閘管的控制角α有關(guān)。98/1553.1控制裝置1.主電力開關(guān)——晶閘管同步開關(guān)電路分析

2023/2/6就不能導(dǎo)通，形成單管工作，這種情況下直流分量會(huì)使阻焊變壓器鐵心嚴(yán)重磁化，一次回路電流大大增加，使網(wǎng)路及晶閘管都有過載的危險(xiǎn)。①α<φ在這種情況下，晶閘管導(dǎo)通瞬間的穩(wěn)態(tài)電流i1為負(fù)值，自由電流i2為正值，合成的過渡電流i的最大值大于穩(wěn)態(tài)電流i1的最大值，使晶閘管的導(dǎo)通角θ>180°(見下圖)。當(dāng)觸發(fā)第二個(gè)晶閘管的脈沖到來時(shí)，第一個(gè)晶閘管還未關(guān)斷，此時(shí)第二個(gè)晶閘管陰-陽極間處于反向電壓作用下不能及時(shí)導(dǎo)通。若觸發(fā)脈沖較寬或是一脈沖列，則會(huì)使第二個(gè)晶閘管延遲導(dǎo)通，且導(dǎo)通時(shí)間減少，造成電路正、負(fù)半周電流極不對(duì)稱，產(chǎn)生較大的直流分量；若觸發(fā)脈沖是較窄的單脈沖，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)晶閘管關(guān)斷，第二個(gè)晶閘管加上正向電壓時(shí)，已失去觸發(fā)脈沖，第二個(gè)晶閘管99/1553.1控制裝置1.主電力開關(guān)——晶閘管同步開關(guān)電路分析

②α=φ

根據(jù)式(16.5），當(dāng)α=φ時(shí)，自由電流i2=0，過渡電流i=i1，電路接通時(shí)不存在過渡過程，可立刻建立起穩(wěn)定的工作狀態(tài)，晶閘管的導(dǎo)通角θ=180°，形成按正弦規(guī)律連續(xù)變化的電流波形°(見下圖)。2023/2/6100/1553.1控制裝置1.主電力開關(guān)——晶閘管同步開關(guān)電路分析

2023/2/6綜上所述，電阻焊焊接電流通斷存在一定的過渡過程，為了避免不良的瞬態(tài)過程發(fā)生，晶閘管開關(guān)電路必須合理地選擇α的調(diào)節(jié)范圍，保證在α>φ的條件下工作。101/155③α>φ

在這種情況下，晶閘管導(dǎo)通瞬間穩(wěn)態(tài)電流i1已為一定的正值，自由電流i2與i1大小相等、方向相反，合成的過渡電流i的幅值低于穩(wěn)態(tài)電流i1的幅值，θ<180°(見下圖)。在觸發(fā)第二個(gè)晶閘管的脈沖到來時(shí)，第一個(gè)晶閘管已可靠關(guān)斷，使第二個(gè)晶閘管能在與第一半周相同的觸發(fā)角下導(dǎo)通，且導(dǎo)通角相同。所以，在α>φ時(shí)，盡管每半周都存在過渡過程，但由于正、負(fù)半周電流波形基本對(duì)稱，阻焊變壓器不會(huì)發(fā)生直流磁化。此外，在此范圍內(nèi)，隨著α的增大，每半周內(nèi)的電流幅值和導(dǎo)通時(shí)間都減小，在實(shí)際使用中，通常根據(jù)此原理來調(diào)節(jié)焊接熱量。3.1控制裝置2.程序轉(zhuǎn)換定時(shí)器程序轉(zhuǎn)換定時(shí)器用于控制一個(gè)完整的電阻焊程序中每段程序的延時(shí)，也可用它來控制焊機(jī)的其他部分動(dòng)作，如傳動(dòng)或分度轉(zhuǎn)動(dòng)。點(diǎn)（凸）焊、縫焊的4個(gè)基本程序?yàn)椋孩偌訅簳r(shí)間；②焊接時(shí)間；③維持時(shí)間；④休止時(shí)間。加壓時(shí)間為電極開始移向工件進(jìn)行加壓到第一次通焊接電流的時(shí)間間隔；焊接時(shí)間是單脈沖焊時(shí)的焊接電流持續(xù)時(shí)間；維持時(shí)間是當(dāng)焊接電流切斷后電極在工件上保持壓力的時(shí)間，休止時(shí)間是連續(xù)重復(fù)焊時(shí)電極從工件上縮回至下一次加壓的時(shí)間，在休止時(shí)間工件移到下一個(gè)焊接位置。2023/2/6102/1553.1控制裝置2.程序轉(zhuǎn)換定時(shí)器

多脈沖焊接程序器能提供多次焊接電流脈沖，如用于增加預(yù)熱和后熱。每個(gè)通電脈沖時(shí)間為加熱時(shí)間，兩個(gè)電流脈沖之間的時(shí)間為冷卻時(shí)間，加熱時(shí)間和冷卻時(shí)間合起來是一個(gè)焊接時(shí)間間隔，也有在加熱和冷卻時(shí)間分別通焊接大電流和低電流的情況。2023/2/6103/1553.1控制裝置2.程序轉(zhuǎn)換定時(shí)器

最早的定時(shí)線路一般由電阻電容組成，利用RC時(shí)間常數(shù)來達(dá)到定時(shí)目的。80年代后的控制裝置大多改用計(jì)數(shù)器以保證延時(shí)周數(shù)與設(shè)定周數(shù)完全一致。對(duì)于較長(zhǎng)時(shí)間而又無精度要求的延時(shí)，如對(duì)焊機(jī)的熱處理時(shí)間，則可采用氣動(dòng)或電動(dòng)延時(shí)器，延時(shí)范圍從幾秒鐘到幾分鐘。2023/2/6104/1553.1控制裝置2.程序轉(zhuǎn)換定時(shí)器

目前廣泛使用的微處理器控制裝置則有固定式程序和可以根據(jù)實(shí)際需要任意編排程序兩類。前者與傳統(tǒng)的控制裝置相同，程序的次序不能改變，對(duì)不需用的程序可將延時(shí)設(shè)置為0。后者則可將在微處理器中的程序進(jìn)行自由編排，也可以重復(fù)選用。2023/2/6105/1553.1控制裝置3.熱量控制器

熱量控制器的作用是細(xì)調(diào)焊接電流大小，其基本原理是：該控制器發(fā)出與網(wǎng)壓同步并可按設(shè)定值移相的觸發(fā)脈沖觸發(fā)主電力開關(guān)，通過對(duì)其觸發(fā)角的無級(jí)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)焊接電流大小的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)輸出熱量控制。觸發(fā)角的精確控制對(duì)焊接熱量控制精度及焊接變壓器正、反向通電電流的平衡均起到關(guān)鍵的作用。晶體管式和集成電路式控制裝置中的熱量控制一般由100Hz同步電路、移相電路、網(wǎng)壓補(bǔ)償電路和觸發(fā)電路幾部分組成；而微處理器式控制裝置的熱量控制一般是以單片機(jī)為核心，外加接口電路、網(wǎng)壓同步信號(hào)和焊接電流檢測(cè)電路、信號(hào)放大電路、觸發(fā)電路等，移相控制則利用微處理器中延時(shí)軟硬件配合實(shí)現(xiàn)。目前，很多電阻焊熱量控制器兼有熱量自動(dòng)控制功能，它包括自動(dòng)電網(wǎng)電壓補(bǔ)償、自動(dòng)電流補(bǔ)償、電流上坡、電流下坡、預(yù)熱及后熱、點(diǎn)焊電流遞增器等。2023/2/6106/1553.1控制裝置3.熱量控制器——自動(dòng)電網(wǎng)電壓補(bǔ)償（AVC模式）自動(dòng)電網(wǎng)電壓補(bǔ)償（AVC模式）也稱作恒電壓控制。能在通電的每個(gè)周波里對(duì)電網(wǎng)電壓及功率因數(shù)進(jìn)行采樣，并與設(shè)定值對(duì)比得出下一個(gè)周波晶閘管的觸發(fā)角度。電網(wǎng)電壓補(bǔ)償范圍一般可達(dá)到±15%。新的微機(jī)控制器還能設(shè)定電網(wǎng)電壓額定值以達(dá)到更合理的補(bǔ)償范圍，如供電電壓經(jīng)常偏低處于360V左右，就可將額定電壓設(shè)定為360V。這樣電網(wǎng)電壓補(bǔ)償就以360V為基準(zhǔn)而不是380V。2023/2/6107/1553.1控制裝置3.熱量控制器——自動(dòng)電流補(bǔ)償（ACC模式）自動(dòng)電流補(bǔ)償（ACC模式）也稱作恒電流控制，用取自焊接變壓器一次或二次電流的信號(hào)與設(shè)定值比較，自動(dòng)改變觸發(fā)移相角以達(dá)到維持焊接電流恒定的目的。這種方式可以補(bǔ)償電網(wǎng)電壓變化以及焊接回路阻抗的變化。但設(shè)定焊接電流時(shí)，需要注意焊接變壓器調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)是否恰當(dāng)，否則控制器將會(huì)在補(bǔ)償時(shí)超出極限，無法輸出所設(shè)定的電流值，目前多數(shù)用戶都選用這一補(bǔ)償模式。2023/2/6108/1553.1控制裝置3.熱量控制器——上坡與下坡控制

上坡控制是使熱量從第一個(gè)周波的較低值在若干個(gè)周波內(nèi)上升到設(shè)定值。下坡則相反。上坡控制能防止或減少工件間發(fā)生的飛濺，適合于焊接有鍍層鋼板和有色金屬（特別是鋁合金）。下坡控制則能降低焊接區(qū)域的冷卻速度，減少有淬火傾向的材料出現(xiàn)焊接區(qū)脆化或焊接裂紋。2023/2/6109/1553.1控制裝置3.熱量控制器——預(yù)熱和后熱

預(yù)熱為在低于規(guī)定焊接電流條件下先通幾周電流，經(jīng)幾個(gè)周波冷卻后再接通焊接電流。預(yù)熱能使電極更好地壓緊焊件。后熱為在焊接電流切斷后，經(jīng)幾個(gè)周波的冷卻時(shí)間再通幾個(gè)周波低于焊接熱量的回火電流，對(duì)工件進(jìn)行回火。2023/2/6110/1553.1控制裝置3.熱量控制器——電流遞增器

在大批量生產(chǎn)線上，點(diǎn)焊機(jī)電極端面經(jīng)一定次數(shù)點(diǎn)焊后會(huì)發(fā)生變形，導(dǎo)致尺寸增大。同時(shí)由于沾上工件上的鍍層或油污造成焊點(diǎn)強(qiáng)度下降。電流遞增器就是在焊接一定點(diǎn)數(shù)后，分級(jí)按不同斜率增加熱量，保持電流密度恒定以保證焊點(diǎn)強(qiáng)度。當(dāng)焊接到最后一級(jí)的最后一點(diǎn)時(shí)，控制器發(fā)出信號(hào)，要求更換電極。這里控制器還需要考慮新電極和修磨后電極對(duì)電流遞增器起始點(diǎn)和斜率的不同要求。另有一種智能型電流遞增器，能使焊接電流自動(dòng)遞增或遞減，保持在即將發(fā)生飛濺的邊緣以保證焊點(diǎn)的強(qiáng)度。其機(jī)理為監(jiān)視焊接電流每個(gè)相鄰周波的功率因數(shù)變化，當(dāng)變化大于某一限值時(shí)即判定為有飛濺。2023/2/6111/1553.1控制裝置4.微處理器式控制裝置

微處理器式控制裝置是目前電阻焊控制裝置中使用比例最高的一類。此類控制裝置一般都是以單片機(jī)為核心（使用的單片機(jī)有31、51或96等不同系列），外加接口、信號(hào)檢測(cè)和放大電路，并配以輸入、輸出器件，在根據(jù)控制要求編排的軟件的配合下實(shí)現(xiàn)電阻焊機(jī)控制。2023/2/6112/1553.1控制裝置4.微處理器式控制裝置——主要功能

微處理器式控制裝置不但有通用的控制功能，還能完成其它控制裝置難以實(shí)現(xiàn)的功能，此類控制系統(tǒng)常有的功能如下：可預(yù)先存儲(chǔ)多套可供選擇的焊接參數(shù)。一般具有網(wǎng)壓補(bǔ)償和恒流控制兩種可供選擇的控制電流模式。具有電流遞增功能，可對(duì)因電極磨損而引起的焊點(diǎn)電流密度下降進(jìn)行補(bǔ)償，且可根據(jù)要求設(shè)計(jì)電流遞增曲線。具有故障自診斷、故障顯示和報(bào)警功能，可診斷的故障有晶閘管短路、不導(dǎo)通、單管導(dǎo)通或過熱、電壓或電流超過補(bǔ)償范圍、電流遞增達(dá)到極限、軟件錯(cuò)誤等。自動(dòng)功率因數(shù)自適應(yīng)，以適應(yīng)各種電阻焊機(jī)或各種不同形式焊件的焊接。帶有群控接口或與機(jī)器人本體控制器的通信接口，便于建立群控功能以防止多臺(tái)焊機(jī)同時(shí)通電而超出電網(wǎng)負(fù)荷或控制電阻焊機(jī)器人工作。能動(dòng)態(tài)顯示電網(wǎng)電壓、焊接電流、功率因數(shù)等參數(shù)，以利于操作者及時(shí)了解焊接情況。2023/2/6113/1553.1控制裝置4.微處理器式控制裝置——系統(tǒng)構(gòu)成

2023/2/6微處理控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。下圖()為某微機(jī)點(diǎn)焊恒焊控制器的系統(tǒng)硬件框圖；右圖()為相配合的軟件主程序流程圖。114/1553.1控制裝置4.微處理器式控制裝置——系統(tǒng)構(gòu)成（硬件）控制系統(tǒng)硬件一般包括單片機(jī)、存儲(chǔ)器、輸入-輸出接口電路、信號(hào)檢測(cè)隔離和放大電路、觸發(fā)電路、參數(shù)輸入和參數(shù)顯示器件等，其中單片機(jī)是硬件系統(tǒng)的核心，根據(jù)對(duì)控制系統(tǒng)的精度、響應(yīng)速度及控制功能大小的不同，可以選用不同型號(hào)的單片機(jī)。微處理控制器式電阻焊控制器的最新技術(shù)是采用DSP（digitalsignalprocessor）作為控制器硬件系統(tǒng)的核心，DSP是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來處理大量信息的器件，其最大的特點(diǎn)是強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，非常有利于工作周期短、通電在瞬間完成的電阻焊的控制，目前最突出的應(yīng)用是基于DSP的中頻逆變電阻焊控制器。2023/2/6115/1553.1控制裝置4.微處理器式控制裝置——系統(tǒng)構(gòu)成（軟件）

控制系統(tǒng)軟件是根據(jù)電阻焊機(jī)控制要求編寫的程序，它一般由主程序、中斷服務(wù)子程序、數(shù)學(xué)運(yùn)算子程序及數(shù)據(jù)處理子程序等組成，這些程序通常預(yù)先固化在程序存儲(chǔ)器EPROM中，而需輸入或更改的焊接參數(shù)可放在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM中。2023/2/6116/1553.1控制裝置4.微處理器式控制裝置——控制模式

微處理器控制裝置一般具有網(wǎng)壓補(bǔ)償或恒流控制兩種可供選擇的控制模式，也可根據(jù)需要加上其他的質(zhì)量監(jiān)控方式。網(wǎng)壓補(bǔ)償網(wǎng)壓補(bǔ)償控制模式的作用是：在電阻焊機(jī)通電焊接情況下，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)控制焊接電流有效值基本不變（通常的控制精度為：網(wǎng)壓波動(dòng)±10%～±15%時(shí)，焊接電流波動(dòng)≤±3%～±4%）。網(wǎng)壓補(bǔ)償控制功能通常是以如下方式實(shí)現(xiàn)的：在焊接過程中，隨時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電壓，求出其與額定值之間的偏差，根據(jù)此偏差，通過查表或計(jì)算出晶閘管控制角所需的修正量，恒流控制它是一種電阻焊質(zhì)量控制模式，其作用是：在電阻焊機(jī)通電焊接情況下，當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載阻抗發(fā)生波動(dòng)而引起焊接電流有效值發(fā)生變化時(shí)，通過對(duì)電流有效值的測(cè)量并反饋控制，使輸出焊接電流有效值基本保持恒定，從而保證所需的焊接質(zhì)量，其控制原理在后續(xù)的質(zhì)量監(jiān)控一節(jié)再介紹。2023/2/6117/1553.1控制裝置4.微處理器式控制裝置——抗干擾措施

由于單片機(jī)系統(tǒng)通常采用直流5V低電壓，而電阻焊機(jī)主電路采用交流380V電壓，焊接過程中焊接回路的電流很大，對(duì)網(wǎng)路信號(hào)影響大，且控制器工作環(huán)境周圍也可能有高頻等干擾源存在。因此，微處理器控制裝置設(shè)計(jì)中需要考慮的一個(gè)很重要的問題是如何提高它的抗干擾能力，一般可以從硬件和軟件兩個(gè)方面采取措施。2023/2/6118/1553.1控制裝置4.微處理器式控制裝置——抗干擾措施

具體措施有：控制變壓器輸入端接低通濾波器，防止高頻等干擾信號(hào)從線路中竄入。單片機(jī)芯片電源端及某些輸入端均需加接地小電容，以防止高頻場(chǎng)干擾信號(hào)竄入。單片機(jī)與其它部分間的信號(hào)輸入輸出均需采用光電耦合、變壓器或固態(tài)繼電器隔離。印制板的設(shè)計(jì)布線需采取必要的去耦措施。單片機(jī)系統(tǒng)需用鐵殼屏蔽，防止磁場(chǎng)干擾。程序設(shè)計(jì)上采用必要的軟件濾波措施。隨著微機(jī)的不斷發(fā)展和推廣使用，微處理器式電阻焊控制裝置在其性能和功能上也將不斷地提高和增加，并得到越來越受到用戶的歡迎和接受，在電阻焊控制器中起到主導(dǎo)地位。2023/2/6119/1553.1控制裝置5.電阻焊機(jī)的群控及網(wǎng)絡(luò)化控制

由于大部分電阻焊機(jī)為單相供電，焊接通電時(shí)間僅幾個(gè)周波，而實(shí)際焊接功率往往比額定功率還要大上好幾倍。對(duì)供電容量有限的中小型企業(yè)，由于電