焊机 :为焊接提供电源的电器

更新时间:2023-11-07 22:27

电焊机(electric welding machine)实际上就是具有下降外特性的变压器,将220V和380V交流电变为低压的直流电,电焊机一般按输出电源种类可分为两种,一种是交流电源的;一种是直流电的。直流的电焊机可以说也是一个大功率的整流器,分正负极,交流电输入时,经变压器变压后,再由整流器整流,然后输出具有下降外特性的电源,输出端在接通和断开时会产生巨大的电压变化,两极在瞬间短路时引燃电弧,利用产生的电弧来熔化电焊条和焊材,冷却后来达到使它们结合的目的。焊接变压器有自身的特点,外特性就是在焊条引燃后电压急剧下降的特性。因此被广泛应用于各种产品的生产过程中,如汽车、机械、电子产品等。

历史起源

电焊机的历史可以追溯到19世纪末期。1890年,美国人尼古拉·特斯拉(Tesla)发明了一种叫做“电弧焊接”的方法,这种方法利用电弧将金属零件焊接在一起。但是,特斯拉并没有将这种方法实际应用于生产中,因此没有成为电焊机的先驱。

1903年,俄罗斯人谢尔盖·金(Cailletet)发明了一种叫做“电渣焊接”的方法,这种方法利用电流提高金属材料的温度,使其能够熔化并焊接在一起。虽然这种方法可以成功焊接金属,但是它需要很高的温度,并且焊接无法精确控制,因此在实践中应用比较困难。直到1919年,另一位俄罗斯人伊万·斯捷特捷斯基(Strohmenger)发明了第一台真正的电焊机。他利用了直流电及其弧光发生的热效应,设计了一种可以产生高温电弧的设备,从而实现了金属的高效焊接。这种电焊机被广泛应用于船舶制造和铁路建设等领域,大大提高了焊接效率。

焊机经历的发展阶段

晶体管时代:这个阶段的逆变焊机主要采用晶体管作为开关器件,具有较高的效率和可靠性。

IGBT时代:随着电力电子技术的发展,逆变焊机开始采用绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为开关器件,具有更高的开关频率和更低的功耗。

工作原理

常用电焊机从焊接电流上分有直流、交流、脉冲三类,但常用的是交流和直流逆变电焊机。交流焊机实质是一个特殊变压器,但直流逆变电焊机要复杂些,其控制方式现在基本采用变频式。  

电焊机的主要部件是一个降压变压器,次级线圈的两端是被焊接工件和焊条,工作时引燃电弧,在电弧的高温中将焊条熔接于工件的缝隙中。由于电焊变压器的铁芯有自身的特点,因此具有电压急剧下降的特性,即在焊条引燃后电压下降;在焊条被粘连短路时,电压更是急剧下降。在焊接操作时,虽然电路中的电流处处相等,但由于各处的电阻不一样,在不固定接触处的电阻最大(这个电阻叫接触电阻),根据电流的热效应定律(也叫焦尔定律),即Q=12p.t可知:在电流相等时,则电阻越大的部位发热越高,因此在焊接时,焊条的触头也就是被接的金属体的接触处的接触电阻最大,则在这个部位产生的电热自然也就最多,加之焊条是熔点较低的合金,自然容易熔化。熔化后的合金焊条芯粘合在被焊物体上,冷却后便把焊接对象粘合在一块。  

一般直流逆变电焊机面板上均设有输出直流电流调节旋钮。逆变直流电焊机先是将单相交流220V电压或三相交流380v电压进行桥式整流、滤波,然后供给功率开关器件进行逆变处理。少部分逆变电焊机先利用555时基电路等脉冲产生电路产生矩形脉冲波,再利用三极管进行电流放大,接着用一对互补场效应管进行电压放大,从而产生高频信号,最后利用升压变压器进行升压,在二次绕组上得到感应交流电。其功率的大小取决于放大电路的放大能力。  

现在的逆变电焊机多采用由IGBT管组成单端正激式逆变电路,其控制系统多采用脉宽调制芯片SG3525,其逆变频率为20kHz,并能进行恒流外特性控制。系统在空载时,由于采用电压反馈控制,PWM调制器间断地输出脉冲,因间歇振荡的频率低且脉冲宽度窄,这样不但空载损耗小,而且变压器不易饱和。由于该类焊机采用以脉宽调制PWM为核心的控制技术,从而可获得较好的恒流特性和优异的焊接工艺效果。

结构

焊机的结构主要包括电源部分、控制电路部分、焊接回路部分和外壳部分。

电源

电源部分是焊机的核心组成部分,主要功能是提供焊接所需的电能。它通常由变压器、整流器滤波器组成。变压器负责将电网电压降低到焊接所需的电压,以满足焊接工艺的需求。这个过程是通过电磁感应原理实现的,通过改变电感线圈匝数来改变输出电压。整流器的作用是将交流电转换为直流电,为焊接过程提供稳定的电流。常用的整流器有整流管整流器和晶闸管整流器。滤波器的作用是消除电源中的谐波和纹波,以保持电流的稳定,提高焊接质量。

控制电路

控制电路部分负责控制焊接过程,包括引弧、稳弧、送丝和调节电流等功能。它是焊机的“大脑”,通过接收操作人员的指令,实现对焊接过程的精确控制。引弧和稳弧电路负责控制电弧的点燃和稳定,以确保焊接电弧的稳定燃烧。送丝电路则负责控制焊丝的输送速度和送丝压力,以保证焊接熔池的填充质量。调节电流电路则根据焊接工艺的需要,实时调节焊接电流的大小,以适应不同的焊接材料和厚度。

焊接回路

焊接回路部分包括导电嘴、焊丝和回路PE线等,负责传输电流和焊丝。导电嘴是连接电源和焊丝的桥梁,它能够将电流传输到焊丝上,同时也能对焊丝施加一定的压力,使其在熔化后顺利过渡到熔池中。焊丝是焊接过程中重要的填充材料,它通过导电嘴进入熔池,与母材一起形成焊接接头。根据不同的焊接方法和材料,可以选择不同材质和直径的焊丝。回路地线是连接导电嘴和焊接回路的接地线,它能够将焊接回路的电势拉低,防止电弧对周围环境造成影响。

外壳

外壳部分作为整个焊机的支撑和保护结构,通常由金属材料制成。它能够保护内部的电路和部件不受外界环境的影响和损坏。同时,外壳上还会设有操作面板、电源开关等方便用户操作的控制部件。

分类

1、埋弧焊主要焊钢结构件、桥梁H钢、工字房大梁等厚的钢结构材料。

2、气体保护焊机:弧焊、二氧化碳保护焊,在气体的保护下焊机时不会氧化、溶焊牢固、可焊有色金层、可焊薄材料。

3、直流焊机有二种:一种是交流电机的基础下加装整流元件,还有一种是直流发电机。直流焊机主要焊有色金属生铁为主。交流焊机主要焊钢板为主。

4、氩弧焊机、二氧化碳保护焊机、高频逢焊机、闪光对焊机。氩弧焊机、二氧化碳气体保护焊机主要可焊2MM以下的薄板及有色金层。闪光对焊机主要对接铜铝接插件等物体,高频逢焊机主要制管厂焊钢管。

主要特点

1、设计合理,自由调节。可根据不同金属材质选用不同档放电频率,以达到最佳修补效果。

2、热影响区域小。堆覆的瞬间过程中无热输入,因而无变形,咬边和残余应力。不会产生局部退火,修复后不需要重新热处理

3、焊补冲击极小。本焊机在焊补过程中克服了普通氩弧焊对工件周边产生冲击的现象。对没有余量的工件加工面也可放心进行修补。

4、修复精度高。堆焊厚度从几微米到几毫米,只需打磨,抛光。

5、熔接强高。由于充分渗透到工件表面材料产生极强的结合力。

6、采用环精密控制。

应用领域

电焊机在制造业和其他领域中具有广泛的应用价值。

在制造业中,电焊机被广泛应用于各种产品的生产过程中,如汽车、机械、电子产品等。电焊机是连接金属部件的重要工具,可以将它们有效地连接在一起,使它们具有更好的稳定性和耐用性,从而提高了产品的质量和寿命。在汽车制造业中,电焊机是生产过程中不可或缺的设备之一。它被用于车身、车架、车轮等部件的焊接和拼装。通过电焊机焊接的部件能够提高车辆的整体性能和安全性,同时也能提高生产效率和质量。

此外,电焊机在建筑业中也发挥了重要作用。在建筑项目中,电焊机通常被用于钢结构的焊接、钢筋的连接以及各种金属部件的固定。通过电焊机可以将不同的金属部件连接在一起,保证建筑物的稳定性和安全性。除了制造业和建筑业,电焊机还被广泛应用于电力、石油、铁路等行业中。在这些行业中,电焊机主要用于设备的维修和保养,如管道的焊接、设备的固定等。通过电焊机可以快速、准确地修复设备故障,提高设备的可靠性和安全性,保证生产过程的顺利进行。

发展趋势

电焊机的发展趋势受到多种因素的影响,包括市场需求、技术进步、政策法规等。以下是一些电焊机行业的发展趋势:

材质和工艺

电焊机在制造过程中确实会涉及到各种不同的材质和工艺,以下是电焊机制造中涉及的主要材质和工艺的更详细的描述:

金属材料: 电焊机的主要部件,如电极、导电嘴、外壳等,通常由金属材料制成。这些金属材料不仅需要具有较高的导电性和导热性,还需要具备一定的强度和耐腐蚀性。在电焊机的制造中,常用的金属材料包括钢材、铜材、铝材等。例如,电极通常采用高导电性的铜或铜合金制成,而外壳则通常采用钢材或铝合金制成。

非金属材料: 电焊机中的一些部件,如绝缘层、密封圈、轴承等,也可以由非金属材料制成。这些非金属材料需要具备优异的绝缘性能、耐热性能和机械性能。在电焊机的制造中,常用的非金属材料包括绝缘材料、树脂、橡胶等。例如,绝缘层通常采用耐高温的云母片或树脂浸渍纸制成,而密封圈则通常采用耐磨损的橡胶制成。

机械加工工艺: 电焊机的制造过程中涉及到许多机械加工工艺,如切割、钻孔、车削、铣削等。这些工艺能够将金属材料加工成所需的形状和尺寸,以满足电焊机的设计和使用要求。例如,外壳通常采用车削和焊接工艺制成,而电极则通常采用铣削和磨削工艺制成。

焊接工艺: 电焊机的主要功能之一是焊接金属材料,因此焊接工艺在电焊机的制造过程中非常重要。焊接工艺包括熔化焊、压力焊、焊等,能够将金属材料连接在一起,形成可靠的焊接接头。在电焊机的制造中,常用的焊接工艺包括手工电弧焊、气体保护焊、激光焊等。例如,导电嘴和电极通常采用手工电弧焊或气体保护焊焊接在一起。

装配工艺: 电焊机的制造过程中还涉及到装配工艺,即将各个部件组装在一起,形成完整的电焊机。装配工艺需要考虑到各个部件的尺寸和配合关系,以确保电焊机的稳定性和可靠性。在电焊机的制造中,常用的装配工艺包括螺栓连接、轴向装配、密封装配等。例如,外壳和电极通常采用螺栓连接在一起,而密封圈则通常采用轴向装配或密封装配工艺装入外壳中。

焊机操作规范与安全事项

操作规程

1、焊机操作人员必须持证.上岗。

2、每次开机时,应先检查焊机是否正常。

3、焊接参数的应在技术人员的指导下进行,不得随意更改。

4、当机器故障时,应立即关闭电源,并通知有关人员前来处理。

5、应定期对机器进行清洁和其它维护工作,且每周不少于一次。

6、不用机器时,关闭电源。

安全注意事项

1、使用前power cord及电机是否有漏电现象。

2、工作前应穿戴好规定的劳保用品

3、焊接装过易燃易爆物品的容器时,先把容器内部清洗干净,再进行焊接工作。

4、机器应置于干燥的地方,露天放置时应加盖,防止雨淋日晒。工作完毕清理现场,将物件摆放整

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