拉弧式螺柱焊機

1、拉弧式螺柱焊機一 概述螺柱焊（stud welding）主要由螺柱焊電源和焊槍組成。電弧螺柱焊的基本原理是在待焊接螺柱與工件間引燃電弧，當螺柱與工件被加熱到合適溫度時，在外力作用下，螺柱送入工件上的焊接熔池形成焊接接頭。根據焊接過程中所用焊接電源的不同，傳統電弧螺柱焊可以分為普通電弧螺柱焊和電容儲能電弧螺柱焊兩種基本方法。拉弧式螺柱焊又叫電弧式螺柱焊，與儲能式螺柱焊不同，拉弧式螺柱焊沒有向電容充電的過程，而是通過變壓器/整流器降壓后直接放電，其工作原理與普通電焊焊接類似。拉弧式螺柱焊的特點是變壓器的放電時間精準（精確到1ms）。其焊接特點是：焊接熔池深（適合焊接熱軋板，厚板），焊接強

2、度更高（適合焊接大直徑螺柱）由于不需要預充電，電能可以源源不斷地釋放，所以焊接時間長短可以控制，根據設備功率不同，可焊螺柱直徑范圍為3-25mm。拉弧式螺柱焊分為多種焊接方式：焊接時間在100ms以下的拉弧式螺柱焊稱為短周期拉弧焊;焊接時間在100ms-2000ms的拉弧式螺柱焊成為長周期拉弧焊，多用于焊接直徑10mm以上的螺柱。拉弧式螺柱焊的特點 焊接特性產生影響電源規(guī)格：380V，50Hz 焊接時間：5-2000毫秒，可調整 可焊螺柱直徑范圍更大，熔池更深焊接電流：根據設備功率 熔池深度：較深 1. 對板材厚度有要求 2. 可在熱

3、軋板上焊接 3. 焊接強度高最小板厚：短周期：螺柱直徑的1/8長周期：螺柱直徑的1/4背面印痕：較深 板材較薄時可能產生印痕或小范圍變形焊接強度：非常高  焊接方式與保護方式：根據螺柱直徑不同以及使用場合不同，拉弧式螺柱焊有不同的焊接方式以及保護方式。焊接方式分為“短周期螺柱焊”和“長周期螺柱焊”。保護方式分為“無需保護”、“氣體保護”和“瓷環(huán)保護” 短周期螺柱焊工藝流程短周期螺柱焊即焊接時間在5-100毫秒的拉弧式螺柱焊，由于焊接時間較短，所以熔池相對較淺（但比儲能式螺柱焊的熔池深）。短周期螺柱外形特點短周期螺柱帶有一圈法蘭，這樣無論在焊接處

4、是否產生氣孔，螺柱的焊接處抗拉強度，始終將大于螺柱自身的強度。短周期螺柱的外形與儲能螺柱相似，所以也可以用儲能螺柱來進行短周期螺柱焊接根據設備功率不同，短周期螺柱焊最大可焊M12的螺柱（ARC1550拉弧式螺 柱焊機，ARC800拉弧式螺柱焊機短周期可焊至M8）螺柱直徑在6毫米及以下時，可以不采用任何保護措施。螺柱直徑在8毫米及以上時，應采用氣體保護，這樣可以避免產生氣孔。長周期螺柱焊工藝流程長周期螺柱焊的焊接時間在100毫秒以上，由于焊接時間較長，所以熔池較深，可焊螺柱直徑較大，對板材表面質量要求較低，要求板的厚度較大。長周期螺柱外形特點由于長周期螺柱焊本身焊接熔池較深，所以螺柱本身無需法蘭

5、提高焊接強度。根據螺柱材質不同，低碳鋼螺柱前端需鑲嵌小鋁球用于焊接時的引弧，而不銹鋼螺柱不需要小鋁球。由于熔池較深，氣體保護對熔池的塑形能力較差，并且較易受到電弧偏吹影響，所以在焊接M12以上的螺柱時，宜采用瓷環(huán)保護焊接。磁偏吹又稱為電弧偏吹，在螺柱焊時，弧柱的軸線偏離螺柱的軸線，這種現象成為磁偏吹，是拉弧式螺柱焊機在進行拉弧焊接時可能發(fā)生的一種現象，這種現象常造成電弧不能穩(wěn)定燃燒，使焊縫成型變壞，嚴重時甚至使焊接無法進行，但多數情況下可以通過調整接地線的位置進行克服。   當出現電弧偏吹時，螺柱會單側強烈熔化，焊縫加強高部分會變?yōu)橹话凑找粋冉肽覆幕蛘吆缚p不能完

6、全閉合，并且電弧偏吹的熔化焊縫上帶有多氣孔的傾向。二.螺柱焊接電源技術的發(fā)展趨勢逆變電源技術外延化發(fā)展成為企業(yè)跟蹤焦點，回顧弧焊電源技術發(fā)展，可簡單歸結為“變壓器晶閘管逆變器數字智能化”這一不斷進步 的過程。眾所周知，逆變焊接電源具有體積小、質量輕、節(jié)能環(huán)保等突出優(yōu)點；其控制方式易于實現數字化。因數字化的介入，焊接過程的實時控制得以實現，也為未來焊接智能化方向發(fā)展提供了可能,助推了逆變技術的快速發(fā)展，可以說逆變技術的出 現也成為弧焊技術發(fā)展的分水嶺。早在20 世紀 80 年代，國際上包括我國在內開始大力研發(fā)逆變電源技術在焊接領域的應用，并率先在焊條電弧焊電源上取得突破，并得到應用和推廣。30多

7、年來隨著逆變技術研究的深入，在焊接電源領域其可靠性、額耐候性等方面也有了很大進步，逆變技術在取代傳統變壓器的工業(yè)產品上得到普遍應用。目前，逆變技術已在CO2、TIG、MIG/MAG、 等離子、電阻焊等焊接產品上得到普遍推廣，并獲得廣大客戶認可。 在北京·埃森焊接與切割展覽會上，尤其在 2009 年第十四屆展會上逆變焊機幾乎出現在所有電焊機展商的展臺上，這表明逆變焊機已成為我國焊接電源發(fā)展的主流，這一年也成為傳統電源技術與逆 變電源技術產品在我國焊接領域的一次全面跨越。隨著逆變基礎技術層面的趨于成熟，展會上各具特色的逆變電源產品不斷展現。 數字化焊機的發(fā)展及智能化應用 逆變電源的高響應

8、速度為焊接控制技術提供了一個理想的平臺，數字化技術在焊接電源中的應用進一步提高了電源控制技術的水平和可操作性。單從展會看數字化焊接設備可分為兩類，一是控制電路數字化程度高；二是具有開放式的數字化接口，可實現多信息交換的軟件加載方式的數字化智 能控制平臺。目前，國內電焊機制造企業(yè)已經解決了數字化焊機產品問題，但與國外多功能數字化焊機掌握核心技術相比，我們的數字化產品在工藝技術先進性和市場認可方面尚與國外知名品牌產品有很大差距。網路化管理推動工業(yè)化發(fā)展數字化產品的推出必然帶動網路化推廣，近年具有群控管理系統的數字化設備多有介紹。國內以山東奧太在2010年展示相對較早，該系統由計算機和焊機兩大硬件組

9、成，計算機內安裝CAN 通信卡、數據采集軟件和 Web服務程序，焊機內安裝 CAN通信板，通過系統管理軟件實現計算機與焊機的數據 交流。每個網絡的焊機容納量可達100臺，通信距離在通信速率50 kbps時可800 m。隨著計算機及無線網絡的快速發(fā)展，群控管理技術幾乎每年都有新變化，其有線和無線群控技術在實用性、適用性及用戶認可度方面又有了很大進步。焊接現場群控管理系統簡圖之一。工程機械行業(yè)自 2008 年開始批量采用中厚板機器人焊接系統。唐山開元機器人系統有限公司針對工程機械結構件以焊接制造的智能化、柔性化、高效化、綠色化為目標，成功研發(fā)出由機器人智能 焊接系統、智能化物料自動搬運系統、制造信

10、息 管理系統三系合一的智能制造焊接車間，實現了工程機械結構件的少人化智能焊接制造。并 為2013 年展后供稿，介紹了該智能焊接制造特點。2015年再推國際首臺套煤炭機械液壓支架連桿的智能制造，實現機器人均衡化自動混流生產。 逆變焊機技術與焊接工藝的深度結合，逆變焊機對于電焊機行業(yè)的影響無疑是一場電源技術的革命，但對于整個焊接領域更確切的應是焊接工藝技術的革命，特別是數字化技術搭載在逆變焊機的技術平臺上進一步改變了電焊機行業(yè)的技術狀態(tài)。通過展會可以看到，從單純的焊接電源技術向焊接電源技術與焊接工藝技術相結合的方向發(fā)展已成為發(fā)展趨勢，研究焊接電弧行為將成為電焊機行業(yè)技術發(fā)展的重要內容之一。 三數字

11、化逆變焊機簡述 逆變焊機在效率、體積、質量、控制性能方面具有明顯優(yōu)勢，已成為焊接加工業(yè)的主流產品。數字化逆變焊機是實現數字化焊接的基礎設備，與傳統模擬焊機相比，在輸出電流波形控制、集成多種焊接方 法及特性、實現多種材料的焊接性能、工藝適應性方面有很大的提升，使得焊機控制的柔性化、網絡化 和智能化等自動化焊接管理系統成為可能。典型數字化控制系統 數字化逆變焊機的發(fā)展分兩個階段： (1)第一階段。以 80C51或 80C196 為代表的單片機控制弧焊電源基本上屬于數字化焊機開創(chuàng)時期的產品。在這種系統中，單片機主要完成控制信號的給定功能以及焊機的總體管理，如圖 1 所示。因單片機的數字運算能力較弱使

12、得電源系統仍然 要借助于較多的模擬電路環(huán)節(jié)。因此，該系統大多用于功能單一的各種焊機，如手弧焊機、直流 TIG 焊機、直流脈沖焊機和熔化極脈沖焊機。(2)第二階段。DSP(Digital Signal Processing)微處理器和單片機在焊機上的應用，才真正地實現了全數字化，如圖2 所示。只有由單片機和 DSP 雙機控制的數字化焊接才能實現優(yōu)質高效和可靠的焊接過程。全數字化焊機的出現解決了長期以來難以解決甚至不可能解決的難題，如：多功能化焊機功能的升級換代，信息識別和診斷以及網絡通信等。數字化控制與模擬系統控制相比具有以下優(yōu)點：(1)數字化控制使焊接電源具有更好的靈活性。模擬系統的配置和增益是由阻容網絡硬件決定的，因此一旦確定就很難改變；而在數字化控制系統中，只要改變軟件，就很容易實現柔性控制。(2)數字化控制使焊接電源具有更好的穩(wěn)定性。模擬控制系統由電阻、電容等分立元件組成，而模擬元件的參數一 般都存在一定精度和溫度漂移。(3)數字化控制使焊 接電源可以存儲成功的經驗數據，便于操作。專家系統是將眾多成功的焊