NIMAK公司中频凸、点焊机技术性能简介[1]

NIMAK公司中频凸/点焊机技术性能简介
一、中频点焊
1、中频点焊发展的原因
（1）弧焊逆变电源的成功应用必然扩大到点焊
弧焊逆变电源是70年代末期80年代初期问世的一种节能焊机，它的问世誉为焊接电源的革命。

世界各国竞争相互开发换流原件诸如：
◆大功率晶体管
◆功率场效应管MOSFET
◆晶闸管
◆可关断晶闸管GTO
◆绝缘栅极晶闸管IGBT，它有：
MOSFET的高输入阻抗，高开关速度20KH Z以上
GTO的低饱和压降
高电流密度
而且IGBT已向智能化模块方向发展，已经有：
内置功能-连接功率器件和控制电路接口以及过热、过流保护电路。

脉宽调幅PWM（pulse width modulation）控制线路-上/下电路信号的分配电路。

过载保护
过压保护等
（2）三相次级整流焊机的失败。

（3）IGBT扩大智能化模块新一代产品不断推出和快恢复整流二极管（SHOTTKY BARER DIODE）容量的增加使中频点焊的负载持续率由6%—10%—16%—现今大部分厂的20%。

注：德国BOSCH公司的EXPERT的MF焊接变压器负载持续率已达到50%，但ISO尚无统一标准。

2、中频点焊逆变器与弧焊逆变器工作状态的差别
大功率弧焊电源不能突破10KA大关，而中频点焊机200KVA （NIMAK PMP-6-2/100FM）最大焊接电流达到54KA。

两者相比有以下不同点：
◆点焊没有空载过程
弧焊的负载由无穷大到0和到额定负载的波动所产生的过度过程对逆变器产生不利的影响。

◆点焊负载过程中的焊接电阻变化比起回路阻抗可以忽略不计，而弧焊电源波动所引起Z f变化有几百倍或上千倍的变化，而且是电抗性的负载。

◆点焊时在恒流段工作，点焊逆变器外特性曲线外拖突然截流也就是最深的负反馈频率不变，逆变器工作最稳定。

3、中频点焊机本质上包括三大部分：
一个三相整流器，一个绝缘栅极晶闸管组成的桥式逆变器通过中频焊接变压器将高压信号降至适合点焊的低压，再全波整流在二次侧产生焊接电流。

一个是控制及调幅线路PWM控制器利用驱动电路给逆变器脉宽驱动信号和二次恒电流控制在ms范围之内。

多功能焊接一览表编排、加压力监测及补偿功能等提高了点焊质量并扩大了不同
L1PE
L2
L3
图
2 中频焊机图
4、中频点焊的优点
（1）三相输入，功率因数和节能
交流点焊机与电网连接靠晶闸管导通。

有空白区热量不集中，焊接质量不稳定。

中频点焊机三相负载平衡，低输入，没有电网过渡过程功率因数高节约电能（27%-美国SQUARE D 公司统计）。

（2）焊接条件范围扩大，焊接无飞溅延长电极使用寿命。

在稳定焊核直径 条件下：
交流点焊100个焊点、单向直流129个焊点、中频点焊214个焊
点。

（3）焊机重量减轻
（4）可以广泛焊接异种金属
中频点焊具有焊接电流波形广泛设置，直流极性的效应（PELTIER EFFECT）和良好的热效率——电流焊接热效率比交流高，可以用低电流焊接，两者点焊的焊核温度见图4。

因此具有广泛焊接钢、带镀层钢板、不锈钢、铝以及不同导热材料组合焊接的可能性（例如铝和钢的点焊）
二、NIMAK公司中频凸/点焊机技术性能
1、加压系统
根据用户生产焊接合件不同焊机加压系统有三种方法：
（1）气动的系统
常规点焊机气动的加压系统由减压器、压力表、压力表开头、单向节气阀组成。

而NIMAK中频点焊机气动的加压系统可以任选。

◆数字式压力表开关数字式测量传感器集成在气动控制单元代替模拟压力表开关。

压力测量传感器是在压力系统监视压力变化。

气动压力值是变换成电子信号。

图5 数字式压力表开关
◆比例阀在焊机主要的压缩空气干线的压力调节用减压器，而对焊接实际压力设置是在焊接控制器执行。

图6 比例阀
（2）伺服气动的系统
伺服气动的控制单元包括：
减压器、气压表（干线压力）、气压表（工作行程）和气压表（返回行程）。

图7 伺服气动控制单元
伺服气动系统装在焊机上的机械原件。

伺服阀、位移系统—增量测量系统、信号中继至控制器、旁路阀、
压力传感器、加压力传感板和安全阀。

图8 伺服气动系统的机械原件
图9 旁路测量系统
（3）伺服电机的系统
NIMAK电阻焊机用伺服电机通过扩展软件同大容量NIMAK交流伺服电机相结合，所以更有效的焊接系统的预先要求都满足了。

图10 伺服电机加压单元
图11加压力增加的比较
伺服电机工作驱运机械装置的优点：
◆行程自由编程，接触工件无震动。

◆循环时间最佳化，由于加压力建立比气动气缸的时间快5倍。

◆在全部焊接期间恒电流焊接。

◆不需要压缩空气装置。

◆低维护，驱动机械装置长期稳定性。

◆监视所有相关质量参数。

◆操作简单。

伺服—增加推力电机技术包括以下原件：
◆伺服工作驱动原件
◆伺服调节器
◆控制和操作台
伺服电机编程经过一个伺服调节器用NIMAK焊接控制器系列型号QUAL Y WELD。

图12伺服电机带摆动操作盘图13 伺服调节器
2、中频焊接变压器
NIMAK生产的中频焊接变压器有自己的系列：
在20%负载持续率下有90、12、180、240和480KVA。

与其它焊机厂生产的中频焊接变压器相比，重量轻40%和体积小30%。

标准连接尺寸。

图14 NIMAK中频点焊变压器
3、中频点焊逆变器
NIMAK中频点焊逆变压器HW1 2000系列：
图15 中频点焊逆变压器
4、QUALY WELD系列焊接控制器
QUALY WELD系列焊接控制器表示具有微处理器技术可编程控制器适用于任选电阻焊工艺。

图16 QUALY WELD系列控制器
（1）特性和优点
QUALY WELD系列控制器符合电阻焊质量保证新标准。

QUALY WELD系列控制器提供集成系统用来测量、调整和监视所有焊接参数：
焊接电流、时间、行程（下沉行程、伺服驱动）和功率。

应用范围和性能特征控制器用于所有类型电阻焊：
点焊、缝焊和凸焊
通过光标和LED容易操作
控制单相和三相功率单元AC和MF焊接系列之间控制选择（模拟信号0—10V）。

16个模拟输入用于压力变换器（PRESSURE TRANSDUCER）、功率传感器（POWER SENSOR）、CAN-open bus。

不同的电流和压力编程
256个程序
电极磨损补偿借助于插值步进曲线
恒电流控制（CCC）
2极管监控功能（对于整流焊机）带故障分析。

焊接参数分析和用于焊接质量保证文件。

串行接口用于LAPTOP，并联接口用于外接打印机。

CAN- open 接口用于网络连接至焊接中心网络。

不同的计数功能（点数或合件数）。

比例阀控制
伺服气动定位系统可编程电极定位用于工作净行程和工作行程定位系统。

在焊接阶段电极功率编程用单独功率程序
监视电极下沉行程，显示电极实际位置。

电极软着陆
经过快速直线上升优化焊接循环和电极闭合和打开速度。

较长的电极使用寿命
最多控制4个附加夹紧装置、气缸和螺母送料器
（2）QUALY WELD 3000控制器性能
256个焊接程序
CCC控制功能监视和限位阀编程
电极磨损补偿功能
4个电磁气阀输出自由编程
RS232接口至PC与CAN-bus
加压力监视带限位阀编程
施行伺服气动定位系统功能：
冲击监视1/10mm或1%mm
伺服气缸驱动行程、编程1/10mm
显示现行电极精确位置
外部打印机打印焊接质量保证文件
5、典型NIMAK伺服电机加压中频凸焊机
动性图19 中频点焊逆变器
图17伺服电机加压中频凸焊机
图18 QUALY WELD 3000控制器
图20 在电柜中的中频点焊逆变器
6、NIMAK系列中频凸焊/点焊技术规格
（1）凸焊机
中频系列类型BMP 6-2:
类型PMP 6-2/56 MF PMP 6-2/100 MF PMP 6-2/200 MF PMP 6-2/220 MF
额定功率(在20% 使用率
kVA 56 100 200 2x100 时)
初级电压V 3~/400 3~/400 3~/4 00 3~/400
初级频率Hz 50 50 50 50
变压器V 500 500 500 500
初级频率Hz 1.000 1.000 1.000 1.000
接电电缆线截面mm²16 35 50 50
熔断器（惰性的） A 63 100 125 125
次级空载电压V 6,3 9 13 9
次级短路电流kA 18 27 40 54
最大焊接电流kA 18 27 40 54
焊机臂mm 550 550 550 550
工作行程mm 100 100 100 100
电极加压力(在 6 bar时) daN 900 900 900 900
宽mm 560 560 560 560
深mm 1.145 1.145 1.145 1.145
高mm 1.800 1.800 1.800 1.800
（2）点焊机
中频系列类型PMP 6-2:
类型PMP 6-2/56 MF PMP 6-2/100 MF PMP 6-2/200 MF PMP 6-2/220 MF
额定功率(在20% 使用率
kVA 56 100 200 2x100 时)
初级电压V 3~/400 3~/400 3~/4 00 3~/400
初级频率Hz 50 50 50 50
变压器V 500 500 500 500
初级频率Hz 1.000 1.000 1.000 1.000
接电电缆线截面mm²16 35 50 50
熔断器（惰性的） A 63 100 125 125
次级空载电压V 6,3 9 13 9
次级短路电流kA 18 27 40 54
最大焊接电流kA 18 27 40 54
焊机臂mm 550 550 550 550
工作行程mm 100 100 100 100
电极加压力(在 6 bar时) daN 900 900 900 900
宽mm 560 560 560 560
深mm 1.145 1.145 1.145 1.145
高mm 1.800 1.800 1.800 1.800
三、关于中频点焊机点焊铝合金要考虑的问题
1、铝合金物理性能上和钢有很大差别
◆熔点铝比钢的熔点低很多，（铝600℃钢1539℃），铝在加热时。

当铝不太红就已经熔化了，而且铝的膨胀系数比钢大一倍，点焊铝时必然产生很大的应力。

形成的焊核容易出现裂纹，所以点焊铝合金时要精确输入热量。

◆热导性铝的热导率比钢大3倍，所以点焊铝合金时需要热量输入集中，缩短点焊时间防止热量从焊点处扩散。

◆电导性铝的电导率比钢大3倍。

因此点焊铝合金时，需要大电流一般比点同样厚度的钢板大3倍。

◆铝和氧亲合力强和溶氢能力低，焊接之前要清除工件表在氧化层。

2、美国航空工业按军标MIL-W-6858D用直流点焊硬铝推荐的规范：
四、观看NIMAK光盘中频点焊和伺服电机加压中频凸焊部分。