上海电力学院工业用电设备第4章 电焊机.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,上海电力学院 电力系,*,工业用电设备,上海电力学院 电力系,第,4,章 电焊机,2005,年我国粗,钢产量,首次超过,3,亿吨，达,34936.15,万吨，,2006,年我国粗,钢产量,超过,4,亿吨，达,42255,万吨，,占全球产量的,1/3,，连续,11,年保持钢产量世界第一。,2010,年我国粗钢,产量,超过,6,亿吨，达到,62665,4,万吨，比上年,增长,5308,7,万吨，增长,9,26,。占全球产量的,1/2,尽管,2010,年钢铁企业盈利增加，但行业总体盈利水平仍然偏低。,电 焊 机：直接利用电能，使两个分离的金属物体（同种金,属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接,成一体的加工设备。,电焊加工是一项重要的金属加工工艺，在各国的钢产,量中，,约有,60,左右经过焊接工艺加工。,第,4,章 电焊机,4/8/2026,2,上海电力学院 电力系,电焊的优点：它连接的部件和材料可以达到和连接母材,等强度、等刚度、等塑性、等韧性。,电焊的应用：电焊不仅可以解决各种钢材的连接，而且还可以,解决铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料,的连接，,因而广泛地应用于机械制造、造船、海洋开发、,汽车制造、机车车辆、石油化工、航空航天、,原子能、电力、电子技术、建筑、家电等行业。,电焊同时又是安全要求非常高的一种先进工艺，,是现代制造技术的重要内容。,第,4,章 电焊机,4/8/2026,3,上海电力学院 电力系,图,4.0.1,焊接中的世界最大三峡水轮机转轮（,15,叶片）,图,4.0.2,三峡水电站焊接中的蜗,壳,第,4,章 电焊机,4/8/2026,4,上海电力学院 电力系,电焊机的用电量不大，但电焊机数量庞大，应用领域广泛。,4/8/2026,5,上海电力学院 电力系,电焊机的种类：,电弧焊机、,电阻焊机、,高能束焊机、,钎焊机、,各种不同程度专业化的电焊机。,不同的金属、不同的产品特点、不同的生产条件，需要不同的电焊方法，每种电焊方法都需要配用一定的电焊机。,本章重点：电弧焊机、电阻焊机,用得最多,简单介绍：,电子束焊、激光焊、钎焊、焊接机器人和焊接专机，,并讨论电焊机的节电技术。,电焊机的组成：,焊接电源、机械系统、控制系统及其他一些辅助,设备。本课程只介绍电焊机中的,焊接电源,部分,第,4,章 电焊机,4/8/2026,6,上海电力学院 电力系,4.1,电弧焊机,图,4.1.1,焊条电弧焊焊接部分工作,示意图,1,-,焊钳，,2,-,焊条，,3,-,药皮；,4,-,焊条芯（焊料），,5,-,电弧，,6,-,焊件，,7,-,熔滴，,8,-,培渣，,9-,焊缝,电弧焊机组成：焊机本体、,弧焊电源、,控制系统。,目前应用最广泛的焊接方法。,4.1.1,电弧焊焊接方法简介,绝大部分电弧焊,以,电极与工件之间燃烧的,电弧作为热源,焊接过程：,电弧将待焊接部分加热至熔融状态后，滴入焊料，焊料与金属材料的原子（分子）结合，冷却后，完成焊接。在大气压力条件下，大电流电弧的弧柱中心处具有,500050000K,的极高温度。所以极大多数金属的焊接都可采用电弧作为热源。,第,4,章 电焊机,4/8/2026,7,上海电力学院 电力系,1,焊条电弧焊,2,埋弧焊,3,钨极气体保护电弧焊,4,等离子弧焊,5,熔化极气体保护电弧焊,6,药芯焊丝电弧焊,电弧焊的种类：,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4/8/2026,8,上海电力学院 电力系,1,电弧的静特性,负阻特性，燃烧不稳定，不使用,适用于细丝焊、大电流气电焊、埋弧焊、等离子弧焊和水下焊等,适用于手工电弧焊、埋弧自动焊,4.1.2,焊接电弧的电气特性,电弧燃烧时，电弧电压,U,h,（,电弧两端的电压）与,电弧电流,I,h,（,通过电弧的电流）之间的关系。,即焊接电弧的电气特性。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4/8/2026,9,上海电力学院 电力系,2.,电弧的动特性,一定的弧长下，当电弧电流很快变化的时候，,电弧电压和电流瞬时值的关系。,图,4.1.3,电弧的动特性曲线,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.2,焊接电弧的电气特性,4/8/2026,10,上海电力学院 电力系3,交流电弧的电特性,焊接电弧按电流种类可分为：交流电弧、,直流电弧、,脉冲电弧（包括高频脉冲电弧）。,采用工频交流电时的问题：,交流电弧的电流值每秒钟,100,次经过零点，,电弧要熄灭。,过零点后重新点燃，,再引弧。,再引弧所需电压,再引弧电压（,U,r,）。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.2,焊接电弧的电气特性,4/8/2026,11,上海电力学院 电力系,使交流电弧电流连续的方法：,交流电路中接入足够大的电感。,3,交流电弧的电特性,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.2,焊接电弧的电气特性,4/8/2026,12,上海电力学院 电力系,（,1,）接触引燃：电极（焊条或焊丝）与焊件在直接接触（短路）,的状态下突然拉开（断路）而使电极与焊件间,产生电弧的一种引燃方式。,手工电弧焊都采用这种引燃方式。,4.,焊接电弧的引燃,（,2,）非接触引燃：在电极与焊极间没有接触的状态下，在电极,与焊件间加上,10kV/cm,的高电压，使它们之间,的空气击穿，产生气体游离，发展成电弧的引,燃方式。,多用于除手工电弧焊以外 的各类弧焊机上。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.2,焊接电弧的电气特性,4/8/2026,13,上海电力学院 电力系,电弧负载在常用的电弧焊区段上，电压约为,2040V,，,电流在几十,上千,A,。,4.1.3,弧焊电源,一弧焊电源的作用及其基本组成,电弧焊设备的核心部分,弧焊电源的首要,作用,：将电网电压降低到适合电弧工作的电压。,工频变压器,独立作为交流电源使用的采用单相变压器，,为直流电源配套的则多为三相变压器。,中频变压器（在,20kHz,）,逆变弧焊电源。,同等功率的,20kHz,中频变压器，,体积和重量仅为工频变压器的十几分之一。,弧焊电源的基本,组成,：,降压变压器,。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4/8/2026,14,上海电力学院 电力系,二、对弧焊电源的基本要求,1.,对弧焊电源外特性的要求,弧焊电源外特性：,其输出电压与输出电流之间的关系,要求：能与焊接电弧的静态伏安特性相,配合，为电弧提供合适的工作点,引燃容易、保证电弧稳定燃烧，,保证焊接规范稳定并可以调节。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,4/8/2026,15,上海电力学院 电力系,二、对弧焊电源的基本要求,1.,对弧焊电源外特性的要求,(a),、,(b),、,(c),、,(d),下降特性,(e),、,(f),平特性,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,4/8/2026,16,上海电力学院 电力系,由于焊件的厚度和焊缝大小的不同、焊件材质的不同、对焊件的机械强度要求不同等种种原因，焊接时所需要的焊接电流大小也就不同。,弧焊电源能输出不同工作电压、电流的可调性能称为电源的调节特性，它是通过电源外特性的调节来体现的。,2.,对调节特性的要求,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,二、对弧焊电源的基本要求,4.1.3,弧焊电源,4/8/2026,17,上海电力学院 电力系,对动态特性的要求：,(1),瞬时短路电流不能太大或太小。,(2),短路电流上升的速度不能太大或太小。,(3),要有合适的恢复电压最低值。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,3.,对动特性的要求,焊机的负载总是在不断变化着，亦即电弧电压、电弧电流是瞬息变化的，作为弧焊电源，对这种变化必需具有足够的适应性。,弧焊电源的动特性是指当负载状态发生瞬时变化时，电源的输出电流与输出电压的关系，用以表征电源对负载瞬变的反应能力。,焊接过程：引弧 电弧稳定燃烧 短路 断路（空载）引燃,二、对弧焊电源的基本要求,4.1.3,弧焊电源,4/8/2026,18,上海电力学院 电力系,中华人民共和国国家标准,GB 15579-1995,弧焊设备安全要求的第一部分 焊接电源中，对额定空载电压规定如下：,1.,在触电危险性较大的环境中使用的额定空载电压：,直流,113V,峰值,交流,68V,峰值和,48V,有效值,2.,在触电危险性不大的环境中使用的额定空载电压：,直流,113V,峰值,交流,113V,峰值和,80V,有效值,由此可知，各种弧焊电源的空载电压皆低于公用电网的供电电压,220V/380V,。必须采取一定的手段将电网电压降至具体弧焊电源所需的空载电压。,4.,对空载电压的要求,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,4/8/2026,19,上海电力学院 电力系,三各类弧焊电源的基本原理,弧焊工艺对弧焊电源提出的电特性要求为：合适的空载电压；合适的外特性形状；足够大的参数调节范围和良好的动特性。,1,机械调节型弧焊电源,弧焊变压器,图,4.1.8,弧焊变压器的结构及电路原理,（,a,）,结构示意图（,b,）,电路原理图（,c,）,输出向量图,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,4/8/2026,20,上海电力学院 电力系,串联电感可获得恒流特性。,电感,L,的大小可调，改变,L,的大小就可调节弧焊电源的外特性,机械调节型弧焊电源特点：,靠机械移动来改变外特性和实现焊接参数调节，,既简单又可靠，,调节不灵活，笨重而耗料多，,只能用在要求不高的场合。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,4/8/2026,21,上海电力学院 电力系,电磁控制型弧焊电源的特点：,结构简单、坚固、工作可靠、耐用，,调节参数少，不精确，不灵活，动态响应速度慢，,只适合要求不高的焊接场合。,2,电磁控制型弧焊电源,图,4.1.10,串联饱和电抗器式弧焊变压器工作原理示意图,（,a,）,示意图 （,b,）,电路原理图,电磁控制型弧焊电源依靠改变饱和电抗器的励磁电流,I,k,的大小，调节铁心饱和程度来实现对外特性曲线和参数的控制,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,4/8/2026,22,上海电力学院 电力系,根据控制信号的不同，分为,移相式、模拟式和开关式,三种。,（,1,）移相式,通过移相来控制外特性，进一步分为,：,a.,晶闸管式弧焊整流器；,b.,晶闸管电抗器式矩形波交流弧焊电源；,c.,晶闸管式脉冲弧焊电源。,（,2,）模拟式,通过模拟信号控制外特性。进一步分为,：,a,模拟式晶体管弧焊整流器；,b,模拟式晶体管脉冲弧焊电源。,3,电子控制型弧焊电源,电子弧焊电源,借助于电子线路（含反馈电路对外特性、动特性进行控制。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,三各类弧焊电源的基本原理,4/8/2026,23,上海电力学院 电力系,（,3,）开关式,通过改变开关频率或开关时间来控制外特性。根据开关电子器,件及结构特点的不同，可分为如下几种：,a,开关式晶体管弧焊电源；,b,开关式晶体管脉冲弧焊电源；,c,数字开关式晶闸管矩形波交流弧焊电源；,d,逆变式晶闸管矩形波交流弧焊电源；,e,晶闸管式弧焊逆变器；,f,晶体管式弧焊逆变器；,g,场效应管式弧焊逆变器；,h,IGBT,式弧焊逆变器。,3,电子控制型弧焊电源,电子弧焊电源,借助于电子线路（含反馈电路）对外特性、动特性进行控制。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,三各类弧焊电源的基本原理,4/8/2026,24,上海电力学院 电力系,电子弧焊电源包括：,电子功率系统（各种类型的电力电子功率变换电路，,它决定了电子控制弧焊电源的基本性能）、,电子控制系统。,采用闭环反馈系统控制它的外特性、动特性。,图,4.1.11,电子弧焊电源基本原理方框图,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,4/8/2026,25,上海电力学院 电力系,恒流特性；,b.,平特性（恒压特性）；,c.,下降特性或任意特性。,图,4.1.12,电子弧焊电源 的外特性曲线,这样产生的外特性已经不是功率系统本身的特性了，,而是电子控制系统所确定的特性。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,3,电子控制型弧焊电源,电子弧焊电源,三各类弧焊电源的基本原理,4/8/2026,26,上海电力学院 电力系,电子控制型弧焊电源，充分体现了电子技术和电力电子技术的优越性，其特点：,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,3,电子控制型弧焊电源,电子弧焊电源,三各类弧焊电源的基本原理,1),可以对外特性进行任意的控制，满足各种弧焊方法的需要；,2),具有良好的动特性，反应时间短；,3),可调节参数多，特别是脉冲式电子控制的弧焊电源，可以对,电弧功率进行精密的控制和遥控；,4),输出电压、电流稳定性好，抗干扰能力强，不易受网路电压,波动和温度变化的影响；,5),弧焊逆变器还具有高效、体积小的特点；,6),便于进行编程和采用微机控制，是全位置自动焊和弧焊机器,人用的理想弧焊电源；,7),电路比较复杂。,4/8/2026,27,上海电力学院 电力系,电子控制型弧焊电源是控制精密、性能优良的弧焊电源，,可以应用于各种弧焊工艺方法，,也可以对高合金钢、热敏感性大的合金材料或要求较高的工件进行焊接，,特别适合用作管道全位置自动焊和弧焊机器人的弧焊电源。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,3,电子控制型弧焊电源,电子弧焊电源,三各类弧焊电源的基本原理,4/8/2026,28,上海电力学院 电力系,ZX5,系列可控硅整流手工电弧焊机,生 产 商,:,北京联合汇力焊接技术有限责任公司,性能特点：较强的电网补偿能力，适用范围广。动特性好，电弧稳定，飞溅小，效率高，焊缝成形美观。极宽的电流调节范围。可实现远距离操作，调节焊接电流和推力电流，备有远控盒供用户选择。高压引弧电路与电弧推力控制电路的配合，使小电流引弧时也不会产生引弧不良现象。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4/8/2026,29,上海电力学院 电力系,主要技术参数：,型号,ZX5-400 ZX5-500 ZX5-630,额定输入电压,380V10%50Hz,三相额定输入电流,40A 49A 70A,额定输入容量,26kVA 35kVA 48kVA,最大空载电压,65V 65V 80V,额定焊接电流,40-400A 50-500A 63-630A,额定负载持续率,60%100%,适用焊条直径,(mm)1.6-4.0 2.0-5.0 3.2-6.0,外形尺寸,(mm)730500770 730560800 730560800,重量,165kg 180kg 240kg,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4/8/2026,30,上海电力学院 电力系,包括机械调节、电磁控制、电子控制三种类型，,目前采用的以电子控制型居多。,四直流弧焊电源,1,机械调节型直流弧焊电源,图,4.1.13,抽头式弧焊整流器,抽头式电源目前普遍用于细丝,CO2,气体保护焊。,因其简易、经济、可靠而且易于推广，得到了广泛的应用。,国内外都有这种类型的产品。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4.1.3,弧焊电源,4/8/2026,31,上海电力学院 电力系,2,电磁控制型直流弧焊电源,电磁控制型直流弧焊电源的磁惯性很大，故调节速度慢，不灵活，,体积大而笨重，耗料多，有逐渐被淘汰的趋势，此处不作介绍。,分为移相式、模拟式、逆变式三种类型。,3.,电子控制型直流弧焊电源,（,1,）移相式电子控制电源,移相式电子控制弧焊电源即“三,.,各类弧焊电源的基本原理”中提到的晶闸管弧焊整流器，又称晶闸管弧焊电源。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,四直流弧焊电源,4.1.3,弧焊电源,4/8/2026,32,上海电力学院 电力系,带平衡电抗器,双反星形晶闸管弧焊整流器,3.,电子控制型直流弧焊电源,（,1,）移相式电子控制电源,三相桥式全控晶闸管弧焊整流器,两种主要形式,:,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,四直流弧焊电源,4.1.3,弧焊电源,4/8/2026,33,上海电力学院 电力系,（,2,）模拟式电子控制电源,3.,电子控制型直流弧焊电源,模拟式晶体管弧焊电源电路原理,输出电压和电流的大小及变化规律取决于大功率晶体管组,VTrs,所起的作用，而,VTrs,又受控于给定电压,U,g,、,给定电流,I,g,、,反馈电压,mU,a,和反馈电流,nI,。,当给定值,U,g,、,I,g,为直流或脉冲形式（低频）、而,VTrs,工作在线性放大状态时，则相应输出直流电或脉冲电。这就构成模拟式晶体管弧焊电源或脉冲晶体管弧焊电源。外特性形状取决于,mU,a,与,nI,的比值。,线性放大调节器,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4/8/2026,34,上海电力学院 电力系,3.,电子控制型直流弧焊电源,（,3,）逆变式弧焊电源,逆变式弧焊电源的特点,见,P123,a,高效节能。,b,重量轻体积小。,c,具有良好的动特性和弧焊工艺性能。,d,调节速度快所有焊接工艺参数均可无级调节。,e,具有多种外特性，能适应各种弧焊方法的需要。,逆变式弧焊电源具有,更新换代,的意义，,应用愈来愈广泛,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4/8/2026,35,上海电力学院 电力系,ZX7,系列逆变直流手工电弧焊机,生 产 商,:,北京联合汇力焊接技术有限责任公司,性能特点：高效节能，可使用酸性、碱性及纤维素,等各种类型的焊条。高速动态响应，焊接飞溅小。独特的引弧电路和推力电路，使各种焊条引弧变的轻而易举。推力电流可无极调节，更适于各种条件下的焊接。可选用的遥控功能。具有过热、过压、欠压、过流、缺相等各种保护电路使焊机更加稳定、可靠，不易损坏。整机功耗低可连续工作。具有气刨功能。,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4/8/2026,36,上海电力学院 电力系,主要技术参数：,型号,ZX7-300MX ZX7-400MX ZX7-500MX,输入电压,380V10%,50HZ,三相额定输入电流,24A 34A 47A,额定输入容量,16KVA 22KVA 31KVA,最大空载电压,82V,额定焊接电流,300A 400A 500A,输出电流范围,20,300A 20,400A 30,500A,额定负载持续率,60%,外形尺寸（,mm,）,315570665,重量,39kg 43kg 45kg,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,4/8/2026,37,上海电力学院 电力系,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,五交流方波弧焊电源,4.1.3,弧焊电源,方波交流弧焊电源用途：,碱性焊条手弧焊，电弧稳定、飞溅小；,埋弧自动焊，焊接过程稳定，焊缝成形良好，焊接接头,的力学性能好。,4/8/2026,38,上海电力学院 电力系,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,五交流方波弧焊电源,4.1.3,弧焊电源,图,2-24,交流方波电源电路原理图 图,2-25,交流方波电源波形图,1.,记忆电感式交流方波电源,4/8/2026,39,上海电力学院 电力系,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,五交流方波弧焊电源,4.1.3,弧焊电源,2逆变式交流方波及变极性电源,图,2-26,双电源变极性电源工作原理 图,2-27,变极性输出波形,4/8/2026,40,上海电力学院 电力系,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,六脉冲弧焊电源,4.1.3,弧焊电源,在焊接生产中，对于薄板、热输入敏感性大的金属材料，以及全位置施焊等工艺，需要采用脉冲电流进行焊接。,脉冲弧焊电源与一般弧焊电源的区别：,焊接电流是周期性脉冲式的，,它调节的工艺参数较多，例如，脉冲频率、幅值、宽度、电,流上升速度和下降速度等，还可以变换脉冲电流波形，,以便最佳地适应焊接工艺的要求。,4/8/2026,41,上海电力学院 电力系,第,4,章 电焊机,4.1,电弧焊机,六脉冲弧焊电源,4.1.3,弧焊电源,获得脉冲电流的方法：,(1),利用电子开关获得脉冲电流，,(2),利用阻抗变换获得脉冲电流，,(3),利用给定信号变换和电流截止反馈获得脉冲电流，,(4),利用硅二极管整流作用获得脉冲电流。,具体的电路此处不作介绍。,4/8/2026,42,上海电力学院 电力系,4.2,电阻焊机,电阻焊：将被焊工件压紧于两电极之间，并通以电流，利用电,流流 经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热,到熔化或 塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。,电阻焊机,实现电阻焊的焊接设备。,第,4,章 电焊机,4/8/2026,43,上海电力学院 电力系,图,4.2.1,主要电阻焊方法,a,）,点焊,b),缝焊,c),凸焊,d),对焊,1,电阻焊方法,点焊、缝焊、凸焊、对焊。,第,4,章 电焊机,4.2,电阻焊机,4.2.1,电阻焊简介,4/8/2026,44,上海电力学院 电力系,2,电阻焊优点,见,P126,3,电阻焊缺点,见,P127,随着航空、航天、电子、汽车、家用电器等工业的发展，,电阻焊越来越受到重视，并对电阻焊的质量也提出了更高的要求。,微电子技术和电力电子技术的发展,给电阻焊技术的提高提供了条件,目前我国己生产了性能优良的二次整流焊机。,4.2.1,电阻焊简介,第,4,章 电焊机,4.2,电阻焊机,4/8/2026,45,上海电力学院 电力系,一电阻焊设备的电气性能,单相工频,(50Hz),焊机、二次整流焊机，三相低频焊机和电容储能焊机等几种类型，最新研制的还有逆变式焊机（变频焊机）。,包括点焊机、缝焊机、凸焊机和对焊机,一般的电阻焊机由,3,个主要部分组成：,（,1,）以阻焊变压器为主，包括电极及二次回路组成的焊接回路。,（,2,）由机架和有关夹持工件及施加焊接压力的传动机构组成的机,械装置。,（,3,）能按要求接通电源，并可控制焊接程序中各段时间及调节焊,接电流的控制电路。,4.2.2,电阻焊机,第,4,章 电焊机,4.2,电阻焊机,4/8/2026,46,上海电力学院 电力系,1,单相工频焊机,焊机功率：由,0.5kVA,到,500kVA,甚至更大。,电压：大功率焊机采用,380V,电压，小功率焊机采用,220V,电压。,供电只能是单相形式。,产量最多、使用最广的电阻焊设备,图,4.2.2,单相工频焊机电路原理图,4.2.2,电阻焊机,第,4,章 电焊机,4.2,电阻焊机,4/8/2026,47,上海电力学院 电力系,2,二次整流焊机,图,4.2.3,三相二次整流焊机电路原理,1-,交流电力电子开关；,2-,级数调节器,3-,阻焊变压器；,4-,大功率硅整流器；,5-,二次回路；,6-,工件,4.2.2,电阻焊机,第,4,章 电焊机,4.2,电阻焊机,4/8/2026,48,上海电力学院 电力系,3,三相低频焊机,4.2.2,电阻焊机,第,4,章 电焊机,4.2,电阻焊机,图,16-6,三相低频焊机电路原理 图,16-7,三相低频电流波形图,1,一交流调压电路；,2,一阻焊变压器；,3,一二次回路；,4,一工件；,4/8/2026,49,上海电力学院 电力系,4,储能焊机,4.2.2,电阻焊机,第,4,章 电焊机,4.2,电阻焊机,储能焊机由一组电容器、充电电路及一个阻焊变压器（有的储能焊机可以由电容器直接向工件放电，而没有采用阻焊变压器）组成。焊机可由单相或三相供电。由于储能焊能在瞬时获得大电流，同时电网电压的波动不产生直接影响，因此储能焊可用于对焊接热能要求严格的场合，例如精密仪器仪表零件、电真空器件、金属细丝以及异种金属工件的焊接。,4/8/2026,50,上海电力学院 电力系,逆变式电阻焊机是继逆变式电弧焊机之后于,80,年代中期发展起来的一项新品种。,逆变式焊机在采用机器人点焊操作的汽车工业中使用时优点尤为显著，当用于专用焊机时，能使结构更为紧凑。,5,逆变式焊机（变频焊机）,图,4.2.6,逆变式焊机,电路原理图,1,一调节器,/,驱动器；,2,一隔离接触器,4.2.2,电阻焊机,第,4,章 电焊机,4.2,电阻焊机,4/8/2026,51,上海电力学院 电力系,5,逆变式焊机（变频焊机）,4.2.2,电阻焊机,第,4,章 电焊机,4.2,电阻焊机,逆变式焊机利用脉冲宽度调制方法PWM),来调节焊接电流。,这与其他几种焊机是不同的。,逆变频率从经济性和实用性考虑选用,400600Hz,。,4/8/2026,52,上海电力学院 电力系,5,逆变式焊机（变频焊机）,4.2.2,电阻焊机,第,4,章 电焊机,4.2,电阻焊机,与工频焊机比较逆变式焊机有以下特点：,a.,焊接电流接近完全直流，热效率高，相同工件焊接电流可降低,40%,。电极使用寿命提高。,b.,阻焊变压器重量和体积减少到,1/31/5,。,c.,能提高控制精度并更快达到目标电流。,工频焊机用晶闸管开 关，在半周内只能控制接通时间，不能控制断开时间，且第一周电流以上一次焊接电流为基准向目标电流调整，故称为预测型控制。逆变式焊机用,IGBT,开关，能根据需要达到预定条件 时切断电流，称为决定型控制。加上频率提高，故逆变式焊机达到目标电流的时间可比工频缩短,90,以上。,d.,控制更为可靠。在发现故障，如短路或接地时，,IGBT,开关可,在,3s,内切断，比晶闸管快得多。,4/8/2026,53,上海电力学院 电力系,二电阻焊机实例 见,P130,4.2.2,电阻焊机,第,4,章 电焊机,4.2,电阻焊机,4/8/2026,54,上海电力学院 电力系,包括电子束焊机、激光焊机、钎焊机、电渣焊机、,电渣压力焊机、高频焊机等等。,4.3,其他电焊机,第,4,章 电焊机,4.3.1,电子束焊简介,电子束焊一般是指在真空环境下，利用会聚的高速电子流轰击工件接缝处所产生的热能，使被焊金属熔合的一种焊接方法。电子轰击工件时，动能转变为热能。,4.3.2,激光焊简介,激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，使金属熔化形成焊接。,4/8/2026,55,上海电力学院 电力系,包括电子束焊机、激光焊机、钎焊机、电渣焊机、,电渣压力焊机、高频焊机等等。,4.3,其他电焊机,第,4,章 电焊机,4.3.3,钎焊简介,钎焊属于固相连接，他与熔焊方法不同，钎焊时母材不熔化，采用比母材熔化温度低的钎料，加热温度采取低于母材固相线而高于钎料液相线的一种连接方法。,4/8/2026,56,上海电力学院 电力系,4.4,焊,接,机器人,及焊接专机,第,4,章 电焊机,目前主要有弧焊机器人和点焊机器人用于实际生产。,4.4.1,弧焊机器人,图,4.4.1,弧焊机器人系统的基本组成,弧焊机器人的应用范围很广，除汽车行业之外，在通用机械、金属结构等许多行业中都有应用。,4/8/2026,57,上海电力学院 电力系,4.4,焊,接,机器人,及焊接专机,第,4,章 电焊机,4.4.2,点焊机器人,点焊机器人的典型应用领域是汽车工业。,一般装配每台汽车车体大约需要完成,30004000,个焊点，,而其中的,60%,是由机器人完成的。,在有些大批量汽车生产线上，服役的机器人台数甚至高达,150,台，,机器人已经成为汽车生产行业的支柱。,4/8/2026,58,上海电力学院 电力系,4.4,焊,接,机器人,及焊接专机,第,4,章 电焊机,4.4.3,焊接机器人应用,采用机器人焊接是焊接自动化的革命性进步，它突破了传统的焊接刚性自动化方式，开拓了一种柔性自动化新方式。刚性自动化焊接设备一般都是专用的，通常用于中、大批量焊接产品的自动化生产，因而在中、小批量产品焊接生产中，焊条电弧焊仍是主要焊接方式。焊接机器人使小批量产品的自动化焊接生产成为可能。就目前的示教再现型焊接机器人而言，焊接机器人完成一项焊接任务，只需人给它做一次示教，它即可精确地再现示教的每一步操作，如要机器人去做另一项工作，无须改变任何硬件，只要对它再做一次示教即可。因此，在一条焊接机器人生产线上，可同时自动生产若干种焊件。,4/8/2026,59,上海电力学院 电力系,4.4,焊,接,机器人,及焊接专机,第,4,章 电焊机,4.4.3,焊接机器人应用,图,4.4.7,全国焊接机器人的行业分布,近年来焊接机器人的数量增加很快，特别是在汽车制造业。我国焊接机器人在各行业的分布情况如图,4.4.7,所示。汽车制造和汽车零部件生产企业中的焊接机器人占全部焊接机器人的,76%,，是我国焊接机器人最主要的用户。汽车制造厂的点焊机器人（图中带有斜杠的部分）多，弧焊机器人较少；而零部件厂弧焊机器人多，点焊机器人较少（斜杠部分）该行业中点焊与弧焊总的比例约为,3:2,。其他行业大都是以弧焊机器人为主，主要分布在工程机械（,10%,）、摩托车（,6%,）、铁路车辆（,4%,）、锅炉（,1%,）等行业。,4/8/2026,60,上海电力学院 电力系,焊接专机,:,一种刚性或半刚性的自动化焊接设备，,不同于柔性自动化的焊接机器人。,其特点见,P139,表,4.4.1,4.4,焊,接,机器人,及焊接专机,第,4,章 电焊机,4.4.4,焊接专机的应用,4/8/2026,61,上海电力学院 电力系,一积极推广使用电焊机空载自动装置，减少电焊机空载损耗,1.,简易型交流电焊机空载自停装置,4.5,电焊机的节电技术,图,4.5.1,简易电焊机自停装置接线原理图,图中,TC,表示控制变压器，其容量为,25VA,。,在焊接引弧时，时间继电器,KT,被电极及工件短路而释放，其动断触点,KT,闭合，接通了接触器,KA,，,从而使,KAl,、,KA2,闭合，焊接变压器,TH,通电开始焊接。当电焊机空载（停止焊接）时，焊接变压器,TH,的空载电压加到时间继电器,KT,上，使,KT,开始动作，经过延时，动断触点,KT,断开，从而使接触器,KA,失电，触点,KA1,和,KA2,断开，切断了焊接变压器的电源，实现了空载自停。,第,4,章 电焊机,4/8/2026,62,上海电力学院 电力系,二积极采用节能型焊机,积极采用节能型交流弧焊机或硅整流焊机，大力推广采用,CO2,气体保护焊机，降低焊机损耗。用,CO2,气体保护焊机代替手工弧焊机，可使耗电量降低,50,，使生产率提高,1.22.4,倍。每台焊机每年可节电,6000kWh,左右，是焊接节电技术发展的方向，值得大力推广应用。,三电焊机加装移相电容器进行无功补偿,由于交流弧焊机的功率因数很低，因此有必要安装移相电容器进行无功补偿。如果通过接入移相电容器后将功率因数由,0.45-0.6,提高到,0.60-0.70,，则输入视在功率约减少,20,，一次侧配线损耗也降低到约,64,。交流弧焊机接入移相电容器后，按,10,年寿命期限计算可减少电能的费用，相当于焊机的价格。扣除电容器的费用，其节约的费用还是相当大的。它不仅节约电费，而且改善了供电网络的品质因数，节省了输配电线路的损耗。,第,4,章 电焊机,4.5,电焊机的节电技术,4/8/2026,63,上海电力学院 电力系,四合理设计焊接结构，正确选择焊接工艺及焊机额定容量,在进行产品焊接结构设计时，应尽量使焊接工作量减到最少，或采用铸焊、锻焊联合结构。在确定焊机容量时，额定电流不宜过大，当焊件选用,250A,额定电流焊机可以时，如选用,400A,额定电流焊机，则焊机容量将由,18kVA,增大到,32kVA,，,从而使一次电流增大，线损增大，浪费了电能。在焊接工艺选择上，应在满足工艺要求前提下，尽量减少焊接电流，以利于减少焊接能量损耗。在操作工艺上，如焊接,12mm,厚的不锈钢，采用小孔法等离子弧焊，其焊接电流需,250A,，,氩气流量为,3500l/h,；,而采用减气压法等离子弧焊，焊接电流只需,200A,，,氩气流量为,2900l/h,，,后者比前者节电,20,，节省氩气,17,。采用电阻点焊时，则应尽量采用大电流以缩短通电时间；在通电方式上，应采用直接通电方式，以减少线路损耗等。,五,.,大力推广应用节能焊接材料，提高焊接质量，降低电能消耗,4.5,电焊机的节电技术,第,4,章 电焊机,4/8/2026,64,上海电力学院 电力系,