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              變極性氬弧焊機

              2019/03/08
              瀏覽量
              【摘要】:
              日期:2008年7月30日18:18?????一、問題的提出  我們在實際生產實踐過程中會遇到各式各樣的焊接難題。其中鋁合金的焊接問題尤為突出。業內人士都了解,鋁及鋁合金的熔點為600多攝氏度,而它又極易氧化,在表面形成一層致密的難熔(熔點3000多度)的氧化膜(Al2O3)。如果同樣采用用于焊接不銹鋼的直流正接(工件為正)TIG來焊接鋁合金,則由于Al2O3比重較輕,漂浮在熔池表面,既影響電弧的

              日期:2008年7月30日 18:18

               

              一、問題的提出
                我們在實際生產實踐過程中會遇到各式各樣的焊接難題。其中鋁合金的焊接問題尤為突出。業內人士都了解,鋁及鋁合金的熔點為600多攝氏度,而它又極易氧化,在表面形成一層致密的難熔(熔點3000多度)的氧化膜(Al2O3)。如果同樣采用用于焊接不銹鋼的直流正接(工件為正)TIG來焊接鋁合金,則由于Al2O3比重較輕,漂浮在熔池表面,既影響電弧的穩定性,又在焊后焊道上形成一層厚厚的氧化膜。
                為了清除這層氧化膜,人們提出了陰極破碎理論:即工件為陰極,焊矩為陽極,電弧中大質量的正離子轟擊熔池表面的氧化膜,使之破碎。而且由于Al2O3發射電子的能力較強,電弧又會主動捕捉氧化膜。這樣就會形成光潔美觀的焊道。如果直接采用直流反接的方法焊接鋁合金,雖然解決了氧化膜問題,但由于電弧的陽極溫度比陰極溫度高的多,這就隨之帶來了兩個問題:其一,鎢極嚴重燒損;其二,工件熔深淺。所以在實際生產中,綜合考慮了直流正接、反接的作用,采用交流TIG焊接鋁合金。
                傳統的交流TIG焊接工藝,雖說大大緩解了鎢極的燒損,但沒從根本上解決問題。這就極易造成焊縫夾鎢的缺陷。美國米勒(MILLER)公司首先于70年代研發了可控硅交流方波TIG,不但焊接輸出交流波形近似方波,而且正負半波的時間比率還可以調節。這又使鋁合金的焊接工藝上了一個新的臺階?,F如今,世界上各大知名焊接設備生產廠家生產的交流TIG焊機,不論是可控硅電源還是逆變電源,還在繼續采用MILLER公司的傳統方波理論。它雖然大大緩解了鎢極的燒損,但由于交流正負半波的峰值電流是對稱的,當大電流焊接中厚鋁板時,鎢極燒損還是相當大的。

               

              二、變極性交流TIG焊接工藝
                為了更好的解決鎢極燒損問題,又是美國MILLER公司提出了變極性交流TIG焊接的概念。并且與美國波音公司合作開發生產了變極性交流TIG焊機—AEROWAVE 300(300A/60%)。

               

                所謂變極性,就是交流焊接電流輸出波形的正半波和負半波可以分別獨立調整(如右圖1所示)。例如,MILLER的AEROWAVE 300焊機,正負半波電流可以分別在1—375A范圍內獨立調整。在焊機的顯示器上顯示的焊接電流為正負半波的平均值。如圖1上圖所示,鎢極為負半波時電流較大,而鎢極為正半波時的電流較小。這時,不但鎢極燒損降到最低,電弧也更集中、熔深也較大(如圖2上圖),焊道較窄(如圖3上圖)。相反,就會增加鎢極燒損,電弧發散、熔深較淺(如圖2下),清理區域和焊道較寬(如圖3下)。這也帶來熱影響區的加大,留下焊接隱患。
                交流變極性TIG焊接工藝的出現,徹底的改變了傳統的交流TIG焊接現狀,使焊接工藝調整更加精細。MILLER公司的AEROWAVE 300型焊機,除了擁有上述特性外,還可以調整交流正負半波的時間比率,使陰極霧化清理作用和熔深的配合更加精細,鎢極燒損降到最小。傳統TIG焊接,鎢極端頭為球狀;變極性TIG焊接,鎢極端頭則為針狀。這對于自動焊接更為有用。另外,AEROWAVE 300 焊機交流輸出頻率也可以從40HZ到400HZ調整。較高頻率的交流輸出,使電弧更加穩定,更加集中。這有利于減少熱輸入量和焊接變形。
                正因為美國MELLER公司的AEROWAVE 300氬弧焊接有這種的焊接鋁合金的性能,正逐步的被航空領域及航天領域的一些用戶所采用。世界知名的管管焊機生產廠家,也將它用于自己的鋁管自動焊接專機上。

               

              三、600A變極性交流方波氬弧焊機問世
                美國米勒AEROWAVE 300性能,達到了TIG焊鋁的高水平。但它的額定輸出電流為300A(60%負載率),只滿足于5mm以下中薄鋁板的焊接。對于中厚鋁板來說就顯得力不從心了。尤其在一些生產領域,只要求使用TIG焊接工藝,且焊接電流大、時間較長,中間不得間歇,這更顯示出需要大的TIG焊接電源的必要性。市場的需求促使我們萌發了對AEROWAVE 300進行改造,從而獲得同等性能的大電流焊接電源的念頭。
                通過反復論證,提出了既簡單又實用的方案:就是通過將兩臺AEROWAVE 300并聯的方法獲得600A/60%的輸出電流。但實施起來可不象想象的那么簡單。在方案實施前我們提出了幾點行動方針:
                1、 對控制電路力求少改動,盡量接近原廠狀態,以提高整套系統的可靠性。
                2、 不改變原廠機器結構,致使擁有良好的原廠的散熱通風性能。
                3、 單機面板的所有功能均在整套系統上體現。
                4、 整套設備型號定為:AEROWAVE 600,力求制作精細、標識清晰明了、具有整體性。

               

                米勒AEROWAVE 300是一款技術含量高、結構較為復雜的機型。單機工作原理如圖4所示,三相工頻電進入機器后要順序經過變壓器降壓、二極管整流、電容器濾波、MOSFETS斬波控制、電抗器濾波、IGBT大功率管逆變等環節,才能輸出正常的焊接電流??上攵?,如果把兩臺結構復雜的單機有機地結合起來,形成一整套完整的安全可靠的600A電源系統有多難。這必須解決三大問題:一是兩臺單機輸出要同步,二是兩臺單機輸出要均衡,三是要解決干擾問題。
                通過公司全體技術人員的刻苦攻關,耐心細致地作了大量實驗,歷經三個月,終于圓滿的完成了研制改造工作。通過嚴格測試,各項指標均達到了預先設計要求,且整機的可靠性不亞于原廠單機。通過用戶近三個月的實際使用,整套系統運行良好、性能穩定。用戶十分滿意。
                可以說,我公司的這項技術填補了用大電流變極性交流鎢極氬弧焊機焊接中厚度鋁板的空白。

               

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