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中频点焊机的优点是什么?

更新时间:2019-05-25

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  中频点焊机响应速度为1ms,电流能够更快地达到设定值,能更多、更准确的分析参数;三相均衡输入,参数稳定;恒流效果很稳定;

  中频点焊机由于频率高达1000Hz,次级电流输出能力强,且波形平直,溶核尺寸稳定的范围扩大。几乎不产生飞溅,且焊接初级阶段电流呈自然递增,焊点表面质量好。

  适用多种材料的焊接,如铝合金及铝等导热快、焊接性差的材料也可焊接。对于镀锌板和普通多层板的焊接,其焊接质量也远高于工频焊机的焊接质量;

  三相负荷均衡,功率因数高达0.9以上,节能(根据美国通用汽车公司的报告,中频点焊比工频点焊每焊接一点节省4美分);

  6、辅助材料利用率 没有明显的峰值电流和飞溅,缩短了焊接时间,电极使用寿命长;效率比AC提高,尤其在一些高速缝焊中应用。

  与普通电阻焊机的对比普通电阻焊焊接长期困扰的问题:焊接质量的不稳定。焊接过程中飞溅。焊接质量缺乏有效数据监控。电极的过度磨损。功率因素低,增设大量的电容补偿柜来提高功率因素。过高的能源费用。交流焊接二次输出强大磁场对人体健康的影响。焊接面临的挑战高强度钢板。镀锌钢板,多层钢板的焊接工艺。铝合金钢板材料的逐渐应用。焊接机器人自动化柔性生产线的广泛使用。不断降低能源成本,质量成本,维修成本的需要

  与传统的工频焊机相比,中频焊机运行的能源成本比工频焊机节约近1/3,适合自动线运用,控制智能化程度高,适应材料范围广,尤其能够得到稳定、可靠的焊点质量。

  随着汽车行业的快速发展,汽车车身结构的安全性及新材料的运用对白车身的焊接工艺提出了新的挑战。对于带涂层的钢板、涂胶的钢板、多层板及不同材质板等条件下的焊接,传统的工频焊机难以满足焊接要求,应运而生的是各种先进的焊接工艺及焊接设备,如中频焊机、激光焊机等。

  近年来,国外部分生产汽车批量大的企业将中频点焊机器人和伺服技术点焊机器人应用于轿车白车身焊装线。尤其在欧洲,中频点焊机器人使用量已占40%,并扩大到铝合金轿车车身的点焊作业。在国内中频焊机在各大汽车厂中也得到了越来越广泛的应用,如一汽大众、奇瑞汽车、北京现代、东风日产等厂家都已将中频焊机运用于自动线焊接或人工点焊。

  与传统的工频焊机相比,中频焊机最大的优点在于直流极性好、焊接质量好。以rexrothpsq6000的中频焊机在奇瑞汽车a5白车身生产线的运用为例,来说明中频焊机良好的焊接质量性能。

  在a5白车身生产线的骨架总拼工位,由机器人使用工频焊机焊接。此工位的左右侧围门槛处,有10个焊点为四层板焊接,四层板总厚度达到5.5mm,此处焊点的焊接质量很不稳定。当焊接电流过大时,会引起焊点过烧或焊点烧穿;当焊接电流调小时,又会引起弱焊或虚焊。无论如何调整焊接参数,都无法得到稳定良好的焊点质量,因为此处不仅板厚、钢板层数多,而且装配时有一定的装配间隙,而工频焊机并不能根据实际的装配状态对焊接参数进行自动的调整来保证焊接质量。对此,rexrothpsq6000中频焊机正好能克服工频焊机的缺陷。

  在使用中频焊机之前,技术人员采用四层板试板分别用工频焊机和中频焊机进行焊接试验观察焊接质量。四层板的试验材料为:

  (1.8+1.5+1.5+0.8)mm组合的4块冷轧低碳钢板,焊钳电极直径16mm,焊接参数经过多次试验优化,其最终的试验结果见表1。

  从表1可见对于多层板的焊接,无论从操作环境,还是从焊点质量及其稳定性,中频焊机的焊接性能都明显优于工频焊机。由于中频焊机的电流非常接近直流电流,焊接时没有电流峰值,焊接过程中热量增加比较稳定无波动,因此焊接飞溅很少,甚至几乎没有。所以中频焊机的操作环境较工频焊机操作环境好很多,并且中频焊机的电流热效率高于交流电流,故中频焊机焊接的焊点熔核直径比工频焊机的大1~2mm。

  随后在a5车身侧围门槛处用工频焊机和中频焊机进行四层板焊点的焊接,试验结果与用试板做的试验结果基本吻合,具体车身焊点见图1。用中频焊机焊接的5个焊点熔核均在5~6mm之间,用工频焊机焊接的3个焊点的熔核在3~4mm之间。

  通过一段时间的现场验证,中频焊机焊接a5侧围门槛处四层板焊点焊接质量合格,且质量稳定,显著优于工频焊机的焊接质量。如此优良的焊接质量不仅与中频焊机的直流极性有关,还与它的控制系统有重要的关系。rexrothpsq6000中频焊机拥有功能强大的监控软件,智能化程度高。它采用了恒功率控制技术和伺服运动控制器(气动元件),可以对焊接电流、焊接时间、焊接功率及焊接的压力等进行全闭环控制。

  恒功率控制技术是对次级电流和次级电压进行监控,通过调整焊接时间和焊接电流保证每一个焊接熔核的输入功率相等,因此它可以有效补偿焊接分流、焊接装配不良、焊接母材成分变化等非机器扰动因素。首先它根据焊接的条件,选取一个标准试板,建立一条电流和电阻的样本曲线,然后在实际的焊接工作中,根据实际的焊接电阻对实际的焊接电流和焊接时间进行补偿(见图2、3)。

  焊接板件之间有胶水干扰的一个焊接参数曲线图,红色曲线是实际的焊接电流-时间曲线,与它部分重合的黑色曲线是焊接样本的焊接电流-时间曲线,绿色曲线是实际的焊接电阻-时间曲线,与它部分重合的黑色曲线是焊接样本的焊接电阻-时间曲线。样本为没有胶水的同样钢板的焊接,当焊接板件之间有胶水时,板件电阻大大高于样本电阻,故焊接电流在开始段突然增大,使胶水层被击穿,同时损失的焊接电流以延长焊接时间得到补偿,保证了焊点的质量。图3为焊接板件之间有涂层干扰的一个焊接参数曲线相同,当焊接板件之间有涂层干扰时,控制系统通过增加焊接电流来进行补偿。

  由于rexrothpsq6000中频焊机具备以上两方面的优点,故其焊接质量控制远远优于工频点焊机。但是它的缺点是价格比普通工频焊机高6~8倍,一次性投资大。然而,它的综合性能将决定它的应用程度,下面看一下它的综合性能,与普通的工频焊机相比,它有以下几个特点(其参数见表2):

  1. 中频焊机焊接电流接近完全直流,由于没有明显的峰值电流,熔核尺寸稳定扩大,几乎没有飞溅,焊接质量稳定、热效率高。与工频焊机相比,中频焊机焊接电流可降低40%,电极使用寿命大大延长。

  2. 中频焊机变压器重量和体积小,输入功率低,便于采用连变压器式焊钳。当运用于机器人点焊操作时,可使机器人的负荷减轻,而工频焊机在自动线上运用时则需要负载能力更强的机器人。

  3. 中频焊机的响应速度仅为工频焊机的1/20,电流能够更快地达到设定值,更准确地分析参数,焊接质量控制更精确。

  4. 中频焊机三相负荷均衡,功率因数高(0.9左右),节能。而两相工频焊机,工作时很难保证相电压之间的均衡,功率因数低(0.6左右),三相工频焊机则很难实现恒流输出。

  5. 中频焊机适用多种材料及异种金属的焊接,如铝合金、不锈钢、高强度钢板等材料。另外,对于镀锌板和普通多层板的焊接,其焊接质量也远高于工频焊机的焊接质量。而工频焊机只适应焊接性能好的材料,如低碳钢板。

  从综合性能来看,中频焊机运行的能源成本比工频焊机节约近1/3,适合自动线运用,控制智能化程度高,适应材料范围广,符合汽车安全性要求增高和新材料焊接发展的方向,在汽车行业会有越来越广泛的应用。

  中频逆变焊机特点:1、焊接电流为直流,当二次绕组中有感应/具磁性的材料时,不会影响焊接。2、使供电设备的负载平衡:中频逆变式点凸焊机采用三相电源对电网的波动及压降的适应性更强。3、更为精确、快速的电流控制:与工频系统相比能更多、更准确的分析参数4、更快达至设定电流:中频在调节焊接电流时可比传统技术快20倍。5、过程更为可靠:大部分应用阻焊的金属采用直流焊接效果会更好。6、减少操作成本,包括节省每点焊接能量及缩短焊接周期。7、节省能量:特别适用于焊接厚的工件和高传导性的金属,如铝和所有镀锌钢板等。

  汽车制造厂95%的电阻焊机是交流的,交流点焊机与电力网接通依靠晶闸管导通,因此存在空白区,热量不集中且焊接质量不稳定。而中频点焊机三相负载平衡、低输入、没有电网过渡过程、功率因数高,并且节约电能。在轿车白车身的装焊中,经常使用的是160KVA交流悬挂式点焊机,但如果使用中频点焊钳只需44KVA就够了。

  按点焊规定,在稳定的焊接范围内的焊核直径为4t(t为板厚)。经试验,在单相交流焊机点焊100焊点情况下,单相整流焊机为129焊点,中频点焊机为241焊点;同样对镀层钢板,单相交流焊机为110焊点,中频点焊机为355个焊点。可见,中频点焊机稳定的焊接范围较大。

  对于汽车装焊合件,在保证焊核直径为4t时,焊接电流为计算电流的1.5倍。如图2,0.7t镀层钢板单相交流焊机焊接电流为8.7kA×1.5=13kA,在标准焊接电流的条件下产生飞溅;而中频点焊机焊接电流为5.6kA×1.5=8.4kA,按设置的焊接电流无飞溅,因此受到焊工的欢迎。焊接电流小、电极发热量小、延长了电极使用时间,是中频点焊的最大特点。

  中频点焊机器人系统焊钳和整流焊接变压器一体化,中频整流焊接变压器的质量约为单相交流式的1/3~1/5,而焊钳质量约减小1/2~1/3。

  近年来国外点焊机器人与整流焊接变压器一体化的X/C型焊钳在设计方面有了很大改进,采用高强度铝板组装成板式钳体结构来代替铸铜整体结构,从而进一步减小了焊钳质量。同时,铝板式钳体结构在CNC机床加工中心制造提高了制造精度。另外,X/C型焊钳结构设计具有高共用相似性,可以减少库存备件。

  由于焊钳的质量减小,点焊机器人的机械装置所支撑的质量也随之减小,从而使驱动电动机功率下降。点焊作业时,在加速、制动以及在点焊过程中的磨损也相应减少。即使在点焊机器人高速旋转时,对极限点焊区也能实现驱动接近。 4. 可以广泛点焊异种金属

  中频点焊具有焊接电流波形的广泛设置。直流极性的效果(peltier effect)和良好的热效率使电流焊接热效率比交流点焊高,并且可以用低电流焊接,两者点焊的焊核温度对比见图3。因此,中频点焊具有焊接钢、带镀层钢板、不锈钢、铝及对不同导热材料进行组合焊接的特性(例如铝和钢的点焊)。送给回答者一份礼物送香吻 赠言:好帅的回答,楼主送上香吻一枚,以表诚挚谢意!

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