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GTR开关式铝合金脉冲MIG焊机

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-08-22 0:06:08 * 浏览: 39
前言合金由于其重量轻,导电性和导热性好,耐腐蚀性好,易加工和良好的机械强度,广泛应用于制冷,空气分离,汽车工业和日常生活中。该比例很强,这使其在航空航天工业中很受欢迎,铝及其合金具有良好的耐腐蚀性,并且可以在极低温度下保持良好的机械性能,使其可用于石油,化学,船舶和海洋工程。通用应用。近年来,由于高速铁路的发展,铝合金在高速列车上的应用不断发展。轻型列车是实现铁路空转的重要因素。由于其良好的焊接性能,易挤出和高比强度。而大型空心挤压型材的应用,使该车的铝合金成为轻量化车辆的世界潮流。为满足铝合金高速列车制造的需要,开发了一种特殊的铝合金脉冲MIG焊机。 MIG焊接具有电弧功率大,热量集中,热影响区小,生产效率高的特点。它是焊接铝合金的主要方法。铝合金MIG焊在国外得到广泛应用,中国的铝合金焊主要采用钨氩弧焊(TIG焊)。 TIG焊接具有热输入小,电弧功率低,穿透力弱,生产效率低的缺点。铝合金MIG焊在中国没有广泛使用的原因是因为MIG焊中没有特殊的铝合金焊接设备,铝合金MIG焊接工艺的研究也不充分。与钢MIG相比,铝合金MIG焊接存在一些特殊问题。在设计铝合金MIG焊接设备时,必须考虑如何解决这些问题。我们开发的AL-MIG350焊机充分考虑了这些因素,并由GTR控制,以获得良好的工艺结果。 1铝合金MIG焊接的特殊问题是由于铝合金具有独特的物理和化学性质,如导热系数,比热和熔化电位,电阻率,熔点低,熔点约六百几十度,更低钢比双重,导热性好,比容大等,铝合金焊接过程中存在一些特殊问题,可归纳如下:1.1电弧点火困难,焊缝成形不良MIG焊接电弧通常,采用接触方法,焊丝与工件接触,接触电阻产生的热量使焊丝的端部熔化并产生电弧。由于铝合金的导热系数,比热和熔化电位非常大,如导热系数为225.3W / MK,这是钢的两倍以上,大量的热量很快就会传递到内部。电弧点火过程中的贱金属。能量不容易在电线末端积聚,这导致电弧点火困难。另一方面,铝合金的电阻率低。当导线与工件短路时,相同量的电流流过铝线以产生比钢丝更小的电阻热。多得多。由于上述两个原因,相同直径的铝线的电弧焊比钢线更难,并且所需的电弧短路电流和电流上升率(di / dt)远大于钢线。铝和铝合金的熔点低至约六百几十度,是钢的两倍多。因此,相同的焊接电流,相同的电弧能量和相同的直径,铝线具有比钢更高的擦拭速率。另一方面,铝具有良好的导热性和大的比容。大部分电弧能量被传递到基材的非焊接区域并且丢失。因此,相同厚度的铝基材料需要比钢更多的能量。因此,在铝合金MIG焊接的情况下,焊缝高度高,成形难以控制,并且容易形成诸如未熔化的缺陷。1.2铝合金MIG焊接液滴传递特性MIG焊接液滴有几种形式,如液滴过渡,短路过渡,喷射过渡和脉冲过渡。铝合金MIG焊接也具有这些形式的液滴转移。然而,由于铝合金的合金成分不同,液滴的过渡模式变化很大,可分为两类。一类包括:纯笔画,铝锰,铝铜和罐装合金,其他类别包括:铝镁,铝锌和铝锂合金。第一类铝合金的合金元素的熔点和沸点非常低,滴流的过渡行为与钢的过渡行为没有太大的不同,液滴转移相对稳定,产生的烟灰很小。与钢的不同之处在于铝在焊接过程中。线的尖端的生长增加,并且颈缩力将液滴与线分开以形成液滴。金属丝末端的精炼金属在颈缩力的作用下形成第二个较小的液滴。当液滴在弧形中飞行时,第二个液滴跟随,第二个液滴是飞溅的主要原因。第二种铝合金的液滴转移图案与钢的液滴转移图案完全不同。这种铝合金中的合金元素缺陷和沸点低,在焊接过程中形成金属蒸汽,影响电弧的稳定性。非常大,导致液滴爆炸,飞溅和大烟雾,黑灰m。短路过渡输入能量小,铝合金的导热性非常好,因此短路过渡焊接深度浅,高,成型差,因此铝MIG焊短路过渡的应用受到限制。在大液滴的过渡过程中,电弧可控性差,焊缝高度高,成型性差,无博物馆深度,大的液滴过渡在铝合金MIG焊接中没有实用价值。只有液滴或喷射过渡适用于铝合金的MIG焊接。 1.3送丝系统和焊枪的要求高送丝系统和焊枪是MIG焊机的重要组成部分。其性能直接关系到整机的性能。铝线的熔化速度远大于钢丝的熔化速度。 MIG焊接电弧稳定性的基本条件是焊丝熔化速度等于焊丝进给速度,铝合金的熔点是钢的熔点的两倍。因此,相同的直径和相同的焊接电流在这种情况下,铝的送丝速度比钢快,铝合金丝轻而柔软,刚性差,容易引起弯曲和形变。焊丝进给系统和焊炬在机械和电气方面都是非常需要的。 。响应于上述铝合金MIG焊接的上述特性,在设计铝合金MIG焊机(AL-MIG350)时采取了一系列相应的措施。 2脉冲MIG焊接原理从铝合金液滴转移分析可知,一般铝合金MIG焊接存在两个问题:一是每根导线的临界电流,只有焊接电流大于临界电流,可以实现液滴Jet过渡。其次,对于第二种类型的铝合金,还必须控制输入能量,以防止液滴过热,形成过多的金属蒸气,造成过多的飞溅。脉冲MIG焊接可以更好地解决这两个问题。脉冲MIG焊接溶液液滴转换图在脉冲MIG焊接期间,焊接电流会定期发生变化。在脉冲期间,峰值电流大于产生注入转变的临界电流值。此时,弧形形状类似于一般注射过渡的弧形,并且焊丝和工件被加热以被强烈加热以促进喷射过渡状态下的火焰液滴。熔池,在脉冲间隔期间,因为基极电流小,其主要功能是保持电弧的导电状态,并预热wire,但不产生液滴转移(如图所示)。因此,当平均焊接电流低于临界电流时,脉冲MIG焊接可以实现液滴喷射过渡,通过控制脉冲的峰值电流和峰值电流时间,可以有效地控制液滴能量以防止液滴。从过热。因此,引起太多飞溅的更多金属蒸汽更适合于铝合金的焊接。源框图。大功率晶体管采用600A单管GTR模块,工作在开关​​状态,采用PWM控制。晶体管开关可以快速灵活地控制。可以方便地控制焊接电源的外部特性,以获得各种形状的外部特性曲线。 3GTR的特性在电力电子器件出现之前,由于单个晶体管的额定电流小,为了获得所需的电流容量,通常并联使用数十个甚至数百个小晶体管来形成晶体管组。这种方法有一些缺点。例如,为了使流过同一组晶体管的电流均匀,必须严格选择晶体管,并且可以在同一组中使用具有相同基本参数的管,例如管压降和放大。除此之外,还必须采取一些分流措施。晶体管发射极串联电流共享电阻是一种常用的方法,它不仅增加了很多额外的工作,而且电流共享电阻消耗了一定的能量,从而降低了整体效率。现代电力电子器件的出现,如GTR和IGBT,单管额定电流可达数百至数千安培,克服了多管并联的缺点。该焊接机使用日本三菱商事株式会社制造的MQ600-2HGTR模块,最大直流电流为600A,最小倍率为75倍。采用GTR作为焊接电源主要控制元件的优点是:功率器件的早期开发,是一种成熟的功率器件,可靠性高,放大倍率高,易于实现驱动控制,模块形式,结构简单,安装方便,GRT可抵抗大电流浪涌,适用于焊接应用。用于电弧控制的电弧系统的最基本要求是送丝速度与线火焰速度平衡,以保持电弧长度的稳定性并确保正常的焊接过程。然而,对于脉冲MIG焊接,除了这个基本要求之外,还有另一个要求:脉冲峰值电流大于发生注入转变的临界电流,并且每个脉冲保证转变至少一个深度下降。为了同时满足这两个要求,必须根据一定的规则控制焊接电源的输出特性。焊机外的特性4铝合金脉冲MIG焊接控制的外部特性VOLTAGE)外部特性。在图中,U和Is分别是空载电压和短路电流。它们在焊接过程中不是恒定值,而是由焊工根据特定状态(短路电弧或液滴过渡短路)判断。在该州,输出不同的Iss。这是焊工与其他焊工不同的特点。 U是弧形工作区。在脉冲阶段,1是脉冲电流IP。此时,该值被设定为大于注入转变的临界电流。为了实现液滴的可控过渡,U是尺寸电弧电流lb,对lb的值有一定的要求,以保持焊接电弧不被湮灭,并且在电弧阶段不会发生井控。这种转变是基于这样的事实:“lb太小而不能使电弧不稳定,甚至熄灭t太大,并且很容易在电弧阶段产生大的下降过渡,并失去脉冲焊接的优点。 Ua的建立有两个功能:在弧形阶段,它可以防止焊丝插入熔池,由于短弧而形成固体短路,在脉冲阶段,电弧的自调节效应用于补偿Ip。整个系统采用电弧平均电压负反馈控制,即系统具有焊接平均电流lav和平均电压Uav的恒压特性。因此,焊机具有很强的弧长调节能力。电弧的调节功能是引入平均电弧电压Uav负反馈,通过调节基准时间Tb改变平均电流lav,从而达到控制电弧长度的目的,传统的恒压特性+恒速送丝系统本质上是不同的。系统的抗干扰性能良好,避免了脉冲电流Ip和基极电流Ib在恒流部分工作的情况,容易产生导电喷嘴。外部特性如图所示实现。在对电弧电压和电流进行采样后,电弧电压和电弧电流处理单元通过输出信号作为反馈量,并以两种方式分别进入脉冲特性和电弧特性产生单元,分别控制脉冲和维弧。 。外部特性,两个信号通过调制脉冲单元与电弧平均电压参考信号组合,产生调制脉冲,调制脉冲宽度调制器(PWM)产生的脉冲,调制脉冲信号由GTR驱动驾驶单位。 GTR,控制外部功能。 5结论1.由于铝合金具有独特的化学和物理特性,MIG焊接存在一些特殊问题。 2.脉冲MIG焊接不仅可以控制铝合金的液滴转移,还可以控制液滴的能量,更适合铝合金的焊接。 3,GTR耐冲击冲击能力强,结构简单,安装方便,控制性能好,能满足铝合金脉冲MIG的动静态特性要求。 4.焊机的脉冲和电弧相采用恒流+恒压(CC-CV)外部特性,平均电流和平均电压采用恒压特性,抗干扰能力强。