劉芯娟，邵剛

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230022）

前言

電阻焊是工件通過(guò)電極施加壓力，利用電流產(chǎn)生電阻熱進(jìn)行焊接的方法。電阻焊焊接時(shí)不需要填充金屬，成本低、生產(chǎn)效率高、焊接變形小、接頭質(zhì)量容易控制，被廣泛用于汽車白車身的焊接。

電源控制系統(tǒng)是電阻焊機(jī)設(shè)備中的源頭動(dòng)力部分，其性能的優(yōu)越與否直接影響焊接的效率和質(zhì)量。逆變電阻電源因?yàn)槠涓哔|(zhì)低耗的優(yōu)點(diǎn)，從而成為電阻焊電源的發(fā)展方向。

1 中頻逆變直流電阻焊控制電源原理比較

1.1 工頻交流電阻焊電源

在實(shí)際應(yīng)用中，電阻焊接焊機(jī)應(yīng)用較廣泛的的是工頻交流電源供電，單向工頻交流電源基本電路和波形圖如下圖所示。

圖1 工頻交流電路和波形圖

工頻交流電源由于原理簡(jiǎn)單，制作容易、成本低廉等原因，在目前實(shí)際應(yīng)用占有比較大的比例。

1.2 中頻逆變直流電阻焊控制電源

中頻逆變電源是由三相交流電通過(guò)變壓、整流轉(zhuǎn)化成為直流電，再經(jīng)由逆變電路和變壓器，降壓整流形成波紋極小的直流電輸出給電極。電路和波形原理如下圖所示。

圖2 電路和波形原理

2 中頻直流焊機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 焊接精度提升明顯

下圖描述了中頻直流電源電流的調(diào)整過(guò)程。由圖可見(jiàn)，中頻逆變直流的電流調(diào)整速度和調(diào)整精度都比較優(yōu)異。

圖3 中頻直流電流調(diào)整圖示

逆變中頻直流電阻焊機(jī)輸出的是脈動(dòng)很小的直流電流，沒(méi)有過(guò)零效應(yīng)，所以在輕合金、精密件、耐熱鋼等其他焊接質(zhì)量要求高的地方具體非常大的優(yōu)勢(shì)，如汽車白車身的鍍鋅板的焊接。

2.2 焊接控制質(zhì)量好、可控性強(qiáng)

中頻逆變直流電源的工作頻率是1000HZ.其焊接電流能很快的達(dá)到設(shè)定的工藝要求電流，焊接速度更快，焊接過(guò)程更可靠，可控性強(qiáng)，基于中頻逆變系統(tǒng)，可以有效、準(zhǔn)確的分析改進(jìn)焊接參數(shù)達(dá)到最佳值。

2.3 焊接變壓器質(zhì)量輕、體積小

變壓器計(jì)算的基本公式為：U=4.44f*n*S*B，其中：U變壓器繞組電壓，n 為變壓器繞組匝數(shù)，S 為鐵芯截面積，B為鐵芯磁通密度。

從公式得出，可以通過(guò)提高工作頻率來(lái)減少繞組匝數(shù)和鐵芯截面積，逆變直流的工作頻率為1000HZ，重量最多可減少4/5-2/3。

2.4 成本低廉

2.4.1 一次投入成本減少

采用中頻直流電阻焊接設(shè)備系統(tǒng)可以降低一次的投入成本，主要有幾個(gè)方面：①對(duì)稱的變壓器可直接供給三相平衡負(fù)載，不用進(jìn)行電力補(bǔ)償。②中頻直流點(diǎn)焊機(jī)可采用一體化焊鉗，減少供水冷卻投入③可設(shè)計(jì)為一體化供電方案，減少為機(jī)器人和焊接電源提供兩套供電系統(tǒng)增加的投入。

2.4.2 使用成本低

中頻直流焊機(jī)輸出直流焊接電流功率因素可達(dá)0.95，對(duì)供電容量的要求比同等容量的交流焊接少一半。

由于直流焊接電流的焊接集束作用和沒(méi)有過(guò)零效應(yīng)，在同等情況下，使用逆變直流焊接所使用的焊接電流比交流焊接時(shí)可減少25%-35%，從而得出其焊接消耗能量要比交流焊接時(shí)少25%-35%。

下表是同樣焊接一個(gè)焊點(diǎn)，交流與直流焊機(jī)焊接能量消耗的對(duì)比。交流焊機(jī)焊接能耗為3.54×10-3kVA·h，逆變直流焊接能耗為2.46×10-3kVA·h，是交流焊接的69.5%。

表1 交流與直流焊機(jī)焊接能量消耗對(duì)比

中頻逆變直流點(diǎn)焊機(jī)電機(jī)冷卻要求有所降低，可以有效減少冷卻水消耗；同時(shí)中頻逆變直流點(diǎn)焊機(jī)直流焊接電流的集束作用極少產(chǎn)生焊接飛濺，提高電極使用壽命1 倍以上，并節(jié)省了電極修磨時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

3 應(yīng)用

近年來(lái)，因中頻逆變焊接的優(yōu)越性，多家汽車企業(yè)開(kāi)始將中頻點(diǎn)焊設(shè)備投入到焊裝車間的白車身焊接，例如上海大眾、吉利、廣汽本田、江淮汽車等主機(jī)廠都已將中頻焊機(jī)運(yùn)用到自動(dòng)化線焊接或人工點(diǎn)焊。目前，江淮汽車在瑞風(fēng)、純電動(dòng)轎車等多款車型的自動(dòng)化線均應(yīng)用了中頻機(jī)器人焊鉗，承擔(dān)了包括總拼焊接、頂蓋和側(cè)圍焊接、前后地板焊接等多個(gè)主要位置的點(diǎn)焊焊接。如下圖所示為江淮焊接自動(dòng)化線上應(yīng)用了中頻直流焊接技術(shù)的兩個(gè)工位。

圖4 江淮自動(dòng)化線上的中頻點(diǎn)焊設(shè)備

4 結(jié)論

目前，中頻逆變技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，在汽車行業(yè)的應(yīng)用也已經(jīng)越來(lái)越廣泛。中頻逆變直流電阻焊因?yàn)槠涠喾矫娴膬?yōu)勢(shì)已經(jīng)越來(lái)越多應(yīng)用與相關(guān)行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)制造中，其應(yīng)用值得推廣。