拉弧式螺柱焊機(jī)

1、拉弧式螺柱焊機(jī)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(dāng)螺柱與工件被加熱到合適溫度時(shí)，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(jù)焊接過(guò)程中所用焊接電源的不同，傳統(tǒng)電弧螺柱焊可以分為普通電弧螺柱焊和電容儲(chǔ)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(chǔ)能式螺柱焊不同，拉弧式螺柱焊沒(méi)有向電容充電的過(guò)程，而是通過(guò)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(diǎn)是變壓器的放電時(shí)間精準(zhǔn)（精確到1ms）。其焊接特點(diǎn)是：焊接熔池深（適合焊接熱軋板，厚板），焊接強(qiáng)

2、度更高（適合焊接大直徑螺柱）由于不需要預(yù)充電，電能可以源源不斷地釋放，所以焊接時(shí)間長(zhǎng)短可以控制，根據(jù)設(shè)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(shí)間在100ms以下的拉弧式螺柱焊稱為短周期拉弧焊;焊接時(shí)間在100ms-2000ms的拉弧式螺柱焊成為長(zhǎng)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(diǎn) 焊接特性產(chǎn)生影響電源規(guī)格：380V，50Hz 焊接時(shí)間：5-2000毫秒，可調(diào)整 可焊螺柱直徑范圍更大，熔池更深焊接電流：根據(jù)設(shè)備功率 熔池深度：較深 1. 對(duì)板材厚度有要求 2. 可在熱

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

4、是否產(chǎn)生氣孔，螺柱的焊接處抗拉強(qiáng)度，始終將大于螺柱自身的強(qiáng)度。短周期螺柱的外形與儲(chǔ)能螺柱相似，所以也可以用儲(chǔ)能螺柱來(lái)進(jìn)行短周期螺柱焊接根據(jù)設(shè)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(jī)，ARC800拉弧式螺柱焊機(jī)短周期可焊至M8）螺柱直徑在6毫米及以下時(shí)，可以不采用任何保護(hù)措施。螺柱直徑在8毫米及以上時(shí)，應(yīng)采用氣體保護(hù)，這樣可以避免產(chǎn)生氣孔。長(zhǎng)周期螺柱焊工藝流程長(zhǎng)周期螺柱焊的焊接時(shí)間在100毫秒以上，由于焊接時(shí)間較長(zhǎng)，所以熔池較深，可焊螺柱直徑較大，對(duì)板材表面質(zhì)量要求較低，要求板的厚度較大。長(zhǎng)周期螺柱外形特點(diǎn)由于長(zhǎng)周期螺柱焊本身焊接熔池較深，所以螺柱本身無(wú)需法蘭

5、提高焊接強(qiáng)度。根據(jù)螺柱材質(zhì)不同，低碳鋼螺柱前端需鑲嵌小鋁球用于焊接時(shí)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(hù)對(duì)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(shí)，宜采用瓷環(huán)保護(hù)焊接。磁偏吹又稱為電弧偏吹，在螺柱焊時(shí)，弧柱的軸線偏離螺柱的軸線，這種現(xiàn)象成為磁偏吹，是拉弧式螺柱焊機(jī)在進(jìn)行拉弧焊接時(shí)可能發(fā)生的一種現(xiàn)象，這種現(xiàn)象常造成電弧不能穩(wěn)定燃燒，使焊縫成型變壞，嚴(yán)重時(shí)甚至使焊接無(wú)法進(jìn)行，但多數(shù)情況下可以通過(guò)調(diào)整接地線的位置進(jìn)行克服。   當(dāng)出現(xiàn)電弧偏吹時(shí)，螺柱會(huì)單側(cè)強(qiáng)烈熔化，焊縫加強(qiáng)高部分會(huì)變?yōu)橹话凑找粋?cè)浸入母材或者焊縫不能完

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(shù)的發(fā)展趨勢(shì)逆變電源技術(shù)外延化發(fā)展成為企業(yè)跟蹤焦點(diǎn)，回顧弧焊電源技術(shù)發(fā)展，可簡(jiǎn)單歸結(jié)為“變壓器晶閘管逆變器數(shù)字智能化”這一不斷進(jìn)步 的過(guò)程。眾所周知，逆變焊接電源具有體積小、質(zhì)量輕、節(jié)能環(huán)保等突出優(yōu)點(diǎn)；其控制方式易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。因數(shù)字化的介入，焊接過(guò)程的實(shí)時(shí)控制得以實(shí)現(xiàn)，也為未來(lái)焊接智能化方向發(fā)展提供了可能,助推了逆變技術(shù)的快速發(fā)展，可以說(shuō)逆變技術(shù)的出 現(xiàn)也成為弧焊技術(shù)發(fā)展的分水嶺。早在20 世紀(jì) 80 年代，國(guó)際上包括我國(guó)在內(nèi)開(kāi)始大力研發(fā)逆變電源技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用，并率先在焊條電弧焊電源上取得突破，并得到應(yīng)用和推廣。30多

7、年來(lái)隨著逆變技術(shù)研究的深入，在焊接電源領(lǐng)域其可靠性、額耐候性等方面也有了很大進(jìn)步，逆變技術(shù)在取代傳統(tǒng)變壓器的工業(yè)產(chǎn)品上得到普遍應(yīng)用。目前，逆變技術(shù)已在CO2、TIG、MIG/MAG、 等離子、電阻焊等焊接產(chǎn)品上得到普遍推廣，并獲得廣大客戶認(rèn)可。 在北京·埃森焊接與切割展覽會(huì)上，尤其在 2009 年第十四屆展會(huì)上逆變焊機(jī)幾乎出現(xiàn)在所有電焊機(jī)展商的展臺(tái)上，這表明逆變焊機(jī)已成為我國(guó)焊接電源發(fā)展的主流，這一年也成為傳統(tǒng)電源技術(shù)與逆 變電源技術(shù)產(chǎn)品在我國(guó)焊接領(lǐng)域的一次全面跨越。隨著逆變基礎(chǔ)技術(shù)層面的趨于成熟，展會(huì)上各具特色的逆變電源產(chǎn)品不斷展現(xiàn)。 數(shù)字化焊機(jī)的發(fā)展及智能化應(yīng)用 逆變電源的高響應(yīng)

8、速度為焊接控制技術(shù)提供了一個(gè)理想的平臺(tái)，數(shù)字化技術(shù)在焊接電源中的應(yīng)用進(jìn)一步提高了電源控制技術(shù)的水平和可操作性。單從展會(huì)看數(shù)字化焊接設(shè)備可分為兩類，一是控制電路數(shù)字化程度高；二是具有開(kāi)放式的數(shù)字化接口，可實(shí)現(xiàn)多信息交換的軟件加載方式的數(shù)字化智 能控制平臺(tái)。目前，國(guó)內(nèi)電焊機(jī)制造企業(yè)已經(jīng)解決了數(shù)字化焊機(jī)產(chǎn)品問(wèn)題，但與國(guó)外多功能數(shù)字化焊機(jī)掌握核心技術(shù)相比，我們的數(shù)字化產(chǎn)品在工藝技術(shù)先進(jìn)性和市場(chǎng)認(rèn)可方面尚與國(guó)外知名品牌產(chǎn)品有很大差距。網(wǎng)路化管理推動(dòng)工業(yè)化發(fā)展數(shù)字化產(chǎn)品的推出必然帶動(dòng)網(wǎng)路化推廣，近年具有群控管理系統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)備多有介紹。國(guó)內(nèi)以山東奧太在2010年展示相對(duì)較早，該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)和焊機(jī)兩大硬件組

9、成，計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝CAN 通信卡、數(shù)據(jù)采集軟件和 Web服務(wù)程序，焊機(jī)內(nèi)安裝 CAN通信板，通過(guò)系統(tǒng)管理軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與焊機(jī)的數(shù)據(jù) 交流。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的焊機(jī)容納量可達(dá)100臺(tái)，通信距離在通信速率50 kbps時(shí)可800 m。隨著計(jì)算機(jī)及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，群控管理技術(shù)幾乎每年都有新變化，其有線和無(wú)線群控技術(shù)在實(shí)用性、適用性及用戶認(rèn)可度方面又有了很大進(jìn)步。焊接現(xiàn)場(chǎng)群控管理系統(tǒng)簡(jiǎn)圖之一。工程機(jī)械行業(yè)自 2008 年開(kāi)始批量采用中厚板機(jī)器人焊接系統(tǒng)。唐山開(kāi)元機(jī)器人系統(tǒng)有限公司針對(duì)工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件以焊接制造的智能化、柔性化、高效化、綠色化為目標(biāo)，成功研發(fā)出由機(jī)器人智能 焊接系統(tǒng)、智能化物料自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)、制造信

10、息 管理系統(tǒng)三系合一的智能制造焊接車間，實(shí)現(xiàn)了工程機(jī)械結(jié)構(gòu)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(diǎn)。2015年再推國(guó)際首臺(tái)套煤炭機(jī)械液壓支架連桿的智能制造，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人均衡化自動(dòng)混流生產(chǎn)。 逆變焊機(jī)技術(shù)與焊接工藝的深度結(jié)合，逆變焊機(jī)對(duì)于電焊機(jī)行業(yè)的影響無(wú)疑是一場(chǎng)電源技術(shù)的革命，但對(duì)于整個(gè)焊接領(lǐng)域更確切的應(yīng)是焊接工藝技術(shù)的革命，特別是數(shù)字化技術(shù)搭載在逆變焊機(jī)的技術(shù)平臺(tái)上進(jìn)一步改變了電焊機(jī)行業(yè)的技術(shù)狀態(tài)。通過(guò)展會(huì)可以看到，從單純的焊接電源技術(shù)向焊接電源技術(shù)與焊接工藝技術(shù)相結(jié)合的方向發(fā)展已成為發(fā)展趨勢(shì)，研究焊接電弧行為將成為電焊機(jī)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容之一。 三數(shù)字

11、化逆變焊機(jī)簡(jiǎn)述 逆變焊機(jī)在效率、體積、質(zhì)量、控制性能方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，已成為焊接加工業(yè)的主流產(chǎn)品。數(shù)字化逆變焊機(jī)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化焊接的基礎(chǔ)設(shè)備，與傳統(tǒng)模擬焊機(jī)相比，在輸出電流波形控制、集成多種焊接方 法及特性、實(shí)現(xiàn)多種材料的焊接性能、工藝適應(yīng)性方面有很大的提升，使得焊機(jī)控制的柔性化、網(wǎng)絡(luò)化 和智能化等自動(dòng)化焊接管理系統(tǒng)成為可能。典型數(shù)字化控制系統(tǒng) 數(shù)字化逆變焊機(jī)的發(fā)展分兩個(gè)階段： (1)第一階段。以 80C51或 80C196 為代表的單片機(jī)控制弧焊電源基本上屬于數(shù)字化焊機(jī)開(kāi)創(chuàng)時(shí)期的產(chǎn)品。在這種系統(tǒng)中，單片機(jī)主要完成控制信號(hào)的給定功能以及焊機(jī)的總體管理，如圖 1 所示。因單片機(jī)的數(shù)字運(yùn)算能力較弱使

12、得電源系統(tǒng)仍然 要借助于較多的模擬電路環(huán)節(jié)。因此，該系統(tǒng)大多用于功能單一的各種焊機(jī)，如手弧焊機(jī)、直流 TIG 焊機(jī)、直流脈沖焊機(jī)和熔化極脈沖焊機(jī)。(2)第二階段。DSP(Digital Signal Processing)微處理器和單片機(jī)在焊機(jī)上的應(yīng)用，才真正地實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化，如圖2 所示。只有由單片機(jī)和 DSP 雙機(jī)控制的數(shù)字化焊接才能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效和可靠的焊接過(guò)程。全數(shù)字化焊機(jī)的出現(xiàn)解決了長(zhǎng)期以來(lái)難以解決甚至不可能解決的難題，如：多功能化焊機(jī)功能的升級(jí)換代，信息識(shí)別和診斷以及網(wǎng)絡(luò)通信等。數(shù)字化控制與模擬系統(tǒng)控制相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)數(shù)字化控制使焊接電源具有更好的靈活性。模擬系統(tǒng)的配置和增益是由阻容網(wǎng)絡(luò)硬件決定的，因此一旦確定就很難改變；而在數(shù)字化控制系統(tǒng)中，只要改變軟件，就很容易實(shí)現(xiàn)柔性控制。(2)數(shù)字化控制使焊接電源具有更好的穩(wěn)定性。模擬控制系統(tǒng)由電阻、電容等分立元件組成，而模擬元件的參數(shù)一 般都存在一定精度和溫度漂移。(3)數(shù)字化控制使焊 接電源可以存儲(chǔ)成功的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，便于操作。專家系統(tǒng)是將眾多成功的焊