CN101480754A - 电容储能式逆变点焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电容储能式逆变点焊方法，包括步骤：1)首先交流电通过整流对储能电容器充电；2)当起动焊接时，工控机发出命令让切换开关切换到放电位置，准备焊接；3)数据采集卡得到起动命令后，将预置的电流给定信号输出到脉宽调制控制器的给定信号输入端，开始焊接；4)从脉宽调制控制器中输出的脉宽调制信号被送到驱动电路中实现功率放大后，触发逆变器中的主开关管，控制其正常工作，从主变压器输出的高频脉冲方波电压经过整流后输出，实现对工件的焊接，同时，反馈调节焊接电流和采集焊接电流波形并显示和打印，本发明采用电容储能焊与逆变技术相结合，完全满足桥带的焊接工艺要求，并且消除了焊接飞溅和“打火”现象。

Description

电容储能式逆变点焊方法

技术领域

本发明涉及涉及焊接方法技术领域，特别涉及逆变点焊方法技术领域，具体是指一种电容储能式逆变点焊方法。

背景技术

对于两种材料的焊接性能相差很大，结构形状差异也很大(一种薄而宽——面件；一种细而长——线件)的异种金属点焊连接，要获得良好的焊接接头，同时控制焊接飞溅是比较困难的。因为面件与线件的焊接属于几何结构极其不对称的情况，线件是细长结构，通过线件夹头对线件与面件贴合面附近的散热强度远低于上电极对面件的散热，当采用平稳电流焊接时，必然导致高温区偏离贴合而而出现在贴合面附近偏向线件的一侧。要保证贴合面上有足够的加热温度，就必须采用较大的规范参数，并配以合适的焊接电流波形，充分利用贴合面接触电阻以确保获得合格的焊点强度。在这种情况下，由于高温区将偏离贴合面并出现在贴合面附近偏向线件的一侧，在上电极的压力和高温金属膨胀力的共同作用下，贴合面附近线件一侧先期软化并处于塑性流变状态的线件金属在上电极加压点周围沿贴合面被迅速挤出，从而形成飞溅。因此，要实现两种材料的点焊大多采用固相连接的方法。如果采用常规的储能点焊电源施焊，有时接触电阻过大，则会因为能量过于集中而导致严重的“打火”现象，造成焊件报废。即使是焊点位置正确，所产生的焊接飞溅也无法避免。

因此，需要开发一种新的点焊方法，其能彻底消除焊接飞溅与“打火”现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电容储能式逆变点焊方法，该点焊方法将电容储能焊与逆变技术相结合，完全满足桥带的焊接工艺要求，并且消除了焊接飞溅和“打火”现象。

为了达到上述的目的，本发明提供一种电容储能式逆变点焊方法，其包括步骤：

1)首先交流电通过整流对储能电容器充电；

2)当起动焊接时，工控机发出命令让切换开关切换到放电位置，准备焊接；

3)数据采集卡得到起动命令后，将预置的电流给定信号输出到脉宽调制控制器的给定信号输入端，开始焊接；

4)从脉宽调制控制器中输出的脉宽调制信号被送到驱动电路中实现功率放大后，触发逆变器中的主开关管，控制其正常工作，从主变压器输出的高频脉冲方波电压经过整流后输出，实现对工件的焊接。

较佳地，对焊接电流进行负反馈以保证电源输出的电流波形与预置焊接电流波形基本一致。

较佳地，采集焊接电流波形并显示和打印，为改善焊接规范参数提供依据。

本发明的电容储能式逆变点焊方法，将电容储能焊与逆变技术相结合，通过逆变技术实现焊机输出脉冲方波电流实现面件与线件的无飞溅点焊，采用电容储能技术消除了“打火”现象，且完全满足桥带的焊接工艺要求。

附图说明

图1是本发明的工作原理示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的电容储能式逆变点焊方法作进一步详细描述。

请参阅图1所示，用于本发明的电容储能式逆变点焊机，包括储能电容器、逆变器、脉宽调制控制器和工控机，所述储能电容器通过所述逆变器分别电连接所述脉宽调制控制器和所述工控机，所述脉宽调制控制器还通过驱动器电连接所述逆变器，所述工控机还直接电连接所述储能电容器用于控制所述储能电容器工作状态。

较佳地，还包括电流采用元件，所述电流采样元件电连接所述工控机。

更佳地，所述电流采用元件是霍尔电流传感器。

较佳地，所述储能电容器具有充电和放电两种工作状态。

较佳地，还包括键盘、显示器和打印机，所述键盘、所述显示器和所述打印机分别电连接所述工控机。

电容储能式逆变点焊机的电源采用储能焊与逆变技术相结合，通过整流电网电压220V交流电压对储能电容器充电，为焊接过程储备能量。当起动焊接时，工控机发出命令让切换开关切换到放电位置，准备焊接。数据采集卡得到起动命令后，将预置的电流给定信号输出到脉宽调制控制器的给定信号输入端，开始焊接；从脉宽调制控制器中输出的脉宽调制信号被送到驱动电路中实现功率放大后，触发逆变器中的主开关管，控制其正常工作，从主变压器输出的高频脉冲方波电压经过整流后输出，实现对工件的焊接。由于工件对焊接电流波形非常敏感，所以焊接的给定信号就是焊接时的电流波形，需要对焊接电流进行负反馈以保证电源输出的电流波形与预置焊接电流波形基本一致。同时，由于焊接过程的时间非常短(20ms左右)，靠人的眼睛来区分焊接电流波形的优劣是不现实的，因此，采用计算机测试技术采集焊接电流波形并显示和打印，为改善焊接规范参数提供了依据。

在焊接过程中，采用高频脉冲方波电流进行焊接。因为如果相同时间内电流密度越大，电流值也就越大，那么所产生的热源就越集中，有利于面件和线件的点焊。高频脉冲方波电流与类似电容储能焊或波形控制法的平稳电流相比，在平均电流相同的情况下，由于高频脉冲方波电流的峰值可以很大，会产生两方面的结果：第一，由于电流的峰值很大，会使电流线的相互吸引力较平稳电流要大得多，因此在面件内的电流密度较平稳电流焊接时大，从而有效地提高了面件体电阻的析热；第二，由于电流的热效应与电流平方成正比，因此当采用高频脉冲方波电流焊接时，在峰值电流期间，面件体电阻的析热必然远远高于采用平稳电流的情况。因此，采用高频脉冲方波电流进行焊接对于提高面件与线件贴合面的温度，提高焊点强度相当有益。另外，高频脉冲方波电流频率很高，每个方波周期内的加热时间远小于焊件的热惯性时间常数，并在基值时间内会产生一个冷却作用，从而不会导致剧烈的加热效果。

采用高频脉冲方波电流进行焊接时，在很大的峰值电流作用下，仅需几个电流脉冲即可消除上电极与面件之间和面件与线件之间的接触电阻，因而其焊接本质主要是通过提高面件与线件的体电阻电阻热来确保焊点质量的，因此，可以不必像平稳电流焊接那样必须有效利用线件与面件之间接触电阻的电阻热才能保证焊点强度的作法，从而避免了接触电阻的强烈析热现象，并消除由此所造成的飞溅。

本发明一方面采用逆变技术实现焊机输出脉冲方波电流实现面件与线件的无飞溅点焊；另一方面采用电容储能技术，将电容器中所存储的能量作为每一次焊接的能量，随着焊接过程的持续，电容器中的能量不断消耗，那么即使接触电阻过大，也不会因为能量的过大而出现强烈的“打火”现象。

综上，本发明的电容储能式逆变点焊方法将电容储能焊与逆变技术相结合，完全满足桥带的焊接工艺要求，并且消除了焊接飞溅和“打火”现象。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (3)

1.一种电容储能式逆变点焊方法，其特征在于，包括步骤：

1)首先交流电通过整流对储能电容器充电；

2)当起动焊接时，工控机发出命令让切换开关切换到放电位置，准备焊接；

3)数据采集卡得到起动命令后，将预置的电流给定信号输出到脉宽调制控制器的给定信号输入端，开始焊接；

4)从脉宽调制控制器中输出的脉宽调制信号被送到驱动电路中实现功率放大后，触发逆变器中的主开关管，控制其正常工作，从主变压器输出的高频脉冲方波电压经过整流后输出，实现对工件的焊接。

2.如权利要求1所述的电容储能式逆变点焊方法，其特征在于，对焊接电流进行负反馈以保证电源输出的电流波形与预置焊接电流波形基本一致。

3.如权利要求1所述的电容储能式逆变点焊方法，其特征在于，采集焊接电流波形并显示和打印，为改善焊接规范参数提供依据。

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