上海电力学院工业用电设备第4章 电焊机知识课件

《上海电力学院工业用电设备第4章 电焊机知识课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《上海电力学院工业用电设备第4章 电焊机知识课件（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2020/8/23,上海电力学院 电力系*,1,工业用电设备,上海电力学院 电力系,第4章 电焊机,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,2,2005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626654万吨，比上年 增长53087万吨，增长926。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

2、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,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,3,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,2020/8

3、/23,上海电力学院 电力系*,5,电焊机的用电量不大，但电焊机数量庞大，应用领域广泛。,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,6,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,2020/8/23,上海电力

4、学院 电力系*,7,4.1 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,20

5、20/8/23,上海电力学院 电力系*,8,1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,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,9,1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Uh（电弧两端的电压）与 电弧电流Ih（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,2020/8/23,上海电力学院 电力系*

6、,10,2. 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,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,11,3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（Ur）。,第4章 电焊机 4.1 电弧焊机,4.1.2 焊接电弧的电气特性,2020/8/23,上海电力学院 电力

7、系*,12,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,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,13,（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

8、电焊机 4.1 电弧焊机,4.1.2 焊接电弧的电气特性,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,14,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,2020/8/2

9、3,上海电力学院 电力系*,15,二、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,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,16,二、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,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,17

10、,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,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,18,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

11、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。,二、对弧焊电源的基本要求,4.1.3 弧焊电源,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,19,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

12、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,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,20,三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

13、电源,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,21,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,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,22,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

14、（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Ik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,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,23,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,2020/8/23,上海电力学院 电力系*,24,（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