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根據(jù)螺柱焊機工作原理的不同,一般將螺柱焊機分為儲能式螺柱焊機和拉弧式螺柱焊機兩大類。

儲能式螺柱焊機

儲能式螺柱焊機是由焊接電源,整流器,儲能電容,控制器,焊槍,地線鉗,焊接電纜等部分組成。焊機通過控制電容充電獲得電壓,晶閘管放電完成焊接放電時間為1-3毫秒。其特點是時間短、熱變形小、很適合薄板的螺柱焊接,在造船、汽車、電控柜、櫥柜,幕墻,電梯配件等行業(yè)應(yīng)用很廣。

儲能式螺柱焊機的發(fā)展經(jīng)歷的三個階段:

1、回路控制:即焊機的運行完全有模擬電路控制,電壓調(diào)節(jié)為旋鈕無級調(diào)節(jié),無數(shù)碼管顯示工作菜單及電壓。目前國內(nèi)大多數(shù)已國產(chǎn)化的螺柱焊機設(shè)備采用此種控制方式。其優(yōu)點為產(chǎn)品成本及技術(shù)含量較低,產(chǎn)品較易被模仿,缺點是由于采用旋鈕無級調(diào)節(jié)電壓,當(dāng)環(huán)境溫度或工作溫度發(fā)生變化時電壓隨之變化,不易控制焊接效果的一致性。

2、回路控制帶電壓檢測:即螺柱焊機在第一階段基礎(chǔ)上,在充電部分加入充電電壓檢測模塊。電壓調(diào)節(jié)為旋鈕無級調(diào)節(jié),數(shù)碼管顯示當(dāng)前充電電壓,無工作菜單。部分進(jìn)口螺柱焊機采用此種控制方式。其優(yōu)點是可以直觀了解當(dāng)前電壓值,生產(chǎn)成本及技術(shù)含量相對較低,其缺點同樣是在環(huán)境溫度或工作溫度發(fā)生變化時,充電電壓隨之變化,需通過旋鈕調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)達(dá)到要求電壓值。

3、單片機智能控制:此種控制方式與前兩個階段有較大的不同,由數(shù)字電路控制電容的充電,放電,掉電自動補償?shù)裙δ?采用觸摸式按鍵,數(shù)碼管顯示工作菜單,以及當(dāng)前額定充電量,部分進(jìn)口螺柱焊機采用此種控制方式,國內(nèi)部分廠家也正在研制。該階段螺柱焊機的成本及技術(shù)含量均較高,其優(yōu)點是人機交流界面友好,操作方便,充電精準(zhǔn),當(dāng)電量自然流失后會得到自動補償,不受溫度影響。

儲能式螺柱焊不用氣體保護(hù),操作也比較簡單,很適合自動化生產(chǎn)線的要求,所以這種焊接技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車焊接生產(chǎn)線。螺柱焊接的生產(chǎn)率依賴于電容器的充電速度,手工焊可以達(dá)到8個/min,自動焊為60個/min。

儲能式螺柱焊有提升式螺柱焊和壓力式螺柱焊兩種。

提升式螺柱焊類似于拉弧式短周期電弧螺柱焊,很適合用于鋁螺柱和黃銅螺柱的焊接,其焊接時間約1毫秒。焊接時,焊槍首先將螺釘提起一個高度(此提升高度可以按照螺釘直徑的不同而隨意調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)精度為0.2mm),隨后在彈簧的壓力下瞬間向下沖擊,強大的沖擊和電流通過焊釘頭部并使之熔化,使焊釘和工作面之間被離子化,通過焊釘和工作面之間間隙中的離子化產(chǎn)生電弧,其結(jié)果是在最短的時間內(nèi)(約1毫秒)使螺柱的法蘭盤浸入熔池,在氧化皮薄膜形成之前完成焊接過程。

壓力式螺柱焊的焊接時間約3毫秒,適合用于不銹鋼螺柱和低碳鋼鍍銅螺柱的焊接。

拉弧式螺柱焊機

電弧螺柱焊機是由焊接電源、控制器、焊槍、地線鉗、焊接電纜等部分組成。但大多數(shù)焊接設(shè)備的焊接電源都與控制器合并為一體,稱為主機。

與儲能式螺柱焊機的焊接原理不同,拉弧式螺柱焊機無電容充電過程,通過焊接電源放電,晶閘管控制放電時間來完成整個焊接過程,放電時間為5-500毫秒。

比較先進(jìn)的控制方式是使用單片機智能控制,以便更精確地設(shè)置和適時控制焊接過程中的焊接電流、焊接時間等參數(shù)。

焊接電源一般為晶閘管控制的或逆變式的弧焊整流器。逆變式的拉弧焊整流器體積小、質(zhì)量輕、動特性好,無疑是焊機的首選,但受大功率器件的限制,目前大容量的焊機還是以晶閘管控制的弧焊整流器以主。但不論哪種結(jié)構(gòu)的焊接電源,其安全要求都應(yīng)符合GB15579.1的規(guī)定。用于電弧螺柱焊機的焊接電源應(yīng)具有高空載電壓70-100V)、高輸出電壓(≥44V)、陡升的焊接電流前沿、較小的內(nèi)阻抗等特點。

電弧螺柱焊機主要用于螺柱圓柱頭(無頭)焊釘和異型釘?shù)暮附?焊接直徑一般為Φ3-30mm。短周期焊接主要應(yīng)用于汽車行業(yè)。螺柱(栓釘)焊接時一般用瓷環(huán)或氣體進(jìn)行保護(hù),短周期焊接可以不用氣體保護(hù),根據(jù)工藝要求進(jìn)行選配。

1、目前一些高級控制策略已應(yīng)用在逆變?nèi)酆笝C的控制系統(tǒng)、模糊控制技術(shù)和人工智能技術(shù)等。而計算機的發(fā)展又帶動了逆變技術(shù)的進(jìn)步。利用計算機的快速運算能力和內(nèi)存量大等優(yōu)點。實現(xiàn)一些計算機才能實現(xiàn)的控制方法和顯示功能。這必將推動螺柱焊機的發(fā)展。因此,研制具有有自動化功能——只需輸人焊接方法、螺柱直徑、焊接材料就能提供最佳焊接工藝參數(shù)。并通過實際施焊,采集螺柱焊記錄數(shù)據(jù),并能自動調(diào)節(jié)輸人能量及相關(guān)參數(shù)以能穩(wěn)定焊接質(zhì)量。所以,自適應(yīng)逆變電源螺柱焊機必將出現(xiàn)。

2、研制大直徑螺柱(M25以上)的協(xié)同式螺柱焊機,使焊接時不受直徑、焊接位置的影響保證焊接質(zhì)量的再現(xiàn)性以滿足建筑等行業(yè)日益增長的需要。

3、隨著螺柱焊在工業(yè)部門的應(yīng)用不斷擴大,結(jié)合產(chǎn)品開發(fā)不同類型螺往焊專機和加工中心必將進(jìn)一步增長。

4、短周期拉弧螺柱焊是一種有前途的焊接技術(shù),因為在焊接時有兩種焊接模式:

第一對外表成型堆積有要求,用陶瓷環(huán)保護(hù)

第二:用氣體保護(hù)模式,氣體包括:18%的CO2,82%的Ar,兩者混合氣體,焊接效果光色不變,成型美觀。

短周期拉弧焊無需瓷環(huán)保護(hù)或氣體保護(hù),但是,這種焊接技術(shù)對焊槍的精度要求比較高,目前國產(chǎn)拉弧式螺柱焊機無法引入這項技術(shù),并且這種焊接技術(shù)焊接螺柱直徑局限在12mm以下。這樣在一些行業(yè)無法使用自動化螺柱焊高效技術(shù)。

目前在國外有關(guān)螺柱焊機廠和研究機構(gòu),正在對M20的螺柱進(jìn)行短周期螺柱焊的電源和工藝裝備進(jìn)行研究。

采用具有監(jiān)測和自適應(yīng)系統(tǒng)的逆變電源、電力驅(qū)動螺柱下落焊槍(焊頭)使螺柱下落時間、速度可調(diào)并用氬氣保護(hù)焊接方法。

現(xiàn)階段已將焊接螺柱直徑擴大到30mm,該焊接成套裝置的商品化給相關(guān)工業(yè)部門的效益將是可觀的。