天津大学-现代弧焊电源讲义chapter1

逆变式 晶晶场 闸体效 管管应 式式管式 弧弧式弧 焊焊弧焊 逆逆焊逆 变变逆变 器器变器 器
数字式
IGBT
DSP
单 片 控机 制控 式制 数式 字数 化字 弧化 焊弧 电焊 源电 源
国家级精品课
弧焊电源及其控制
第一章
常用的弧焊电源分类
绪论
借助于机械装置 调节电源特性
机械调节式
电磁调节式
弧焊电源
整流式 移相式 串磁 联放 饱大 和器 电式 抗脉 器冲 式弧 弧焊 焊电 电源 源 模拟式 模模 拟拟 式式 晶晶 体体 管管 弧脉 焊冲 电弧 源焊 电 源 开关式
开开数逆 关关字变 式式开式 电电关晶 力力式闸 电电晶管 子子闸矩 器器管形 件件矩波 弧脉形交 焊冲波流 电弧交弧 源焊流焊 电弧电 源焊源 电 源
电焊机：供完成各种焊接工艺操作的专用设备。 包括电源，控制箱，焊接小车，送丝机，焊炬等。
弧焊电源是电弧焊机中的核心部分：
供给电弧能量（提供电流电压），并具有适于电弧焊工艺电气特 性的设备或者装置。 弧焊电源的主要作用 ☼ 提供电弧燃烧的能量 ☼ 保证电弧稳定燃烧 ☼ 调节电弧能量
没有先进的弧焊电源，不可能实现先进的弧焊工艺
国家级精品课 弧焊电源及其控制
第一章
绪论
现代弧焊电源控制的趋势：精确化、柔性化、智能化 焊机调节 —— 人机对话系统 焊接工艺参数数据库（柔性化） 一元化调节
数字化弧焊电源控制面板
国家级精品课
弧焊电源及其控制
第一章
绪论
（智能化）
焊机控制 —— 精确控制（引弧、收弧）（精确化） 动态电弧控制（波形控制等）
国家级精品课 弧焊电源及其控制
第一章
常用焊接方法 电弧焊 电阻焊 钎焊/软钎焊 扩散焊 激光焊 电子束焊 ……
绪论
Arc Welding Resistance Welding Brazing/Soldering Diffusion Welding Laser welding Electron Beam Welding
国家级精品课程
弧焊电源及其控制
主讲教师: 程方杰 2012.08
国家级精品课
弧焊电源及其控制
弧焊电源及其控制
第一章
1.1 1.2 1.3 1.4
绪论
弧焊电源概述 弧焊电源的分类、特点及应用 弧焊电源的发展 本课程的目的和主要内容
本章的重点难点：
重点掌握弧焊电源的概念、分类和特点。
国家级精品课
逆变技术、计算机技术、遥控技术、智能控制技术、
远程通讯技术、远程监控技术得到广泛应用 现代弧焊电源与传统弧焊电源的区别： 应用了电力电子可控器件 电子控制技术、数字控制技术代替了机械、电磁控制技术 精确控制代替了粗糙控制 模块化、集成化、多功能化，一机多用 智能化（ “傻瓜”化）降低了对操作者的要求 外观仪器化、美观，便携 抗噪性降低，对维修人员技术水平要求高
国家级精品课
弧焊电源及其控制
第一章
绪论
弧焊电源
常用的弧焊电源分类
机械调节式 电磁控制式
电子控制式
串磁磁电柴 联放放动油 饱大大式汽 和器器弧油 电式式焊内 抗弧脉发燃 器焊冲电机 式整弧机驱 弧流焊 动 焊器电 式 电 源 弧 源 焊 发 电 红色—淘汰或即将淘汰或无应用意义 机 黑色—维持状态，仍有应用价值 蓝色—有一定的发展前途 绿色—很有发展前途 动动抽动动抽滑单 绕铁头绕铁头动相 组式式组式式调整 式弧弧式弧弧节流 弧焊焊弧焊焊式式 焊变变焊整整弧脉 变压压整流流焊冲 压器器流器器整弧 器 器 流焊 器电 源
国家级精品课
弧焊电源及其控制
焊接设备简介——激光割/焊机器人
国家级精品课
弧焊电源及其控制
焊接设备简介——复合热源焊接技术
激光-等离子复合 热源焊接设备
国家级精品课
弧焊电源及其控制
Description of Welding / Soldering / Brazing in the Wikipedia encyclopedia
送丝机内置式MIG焊机
国家级精品课
弧焊电源及其控制
焊接设备简介——半自动MIG焊机
外置/分体式MIG焊机
国家级精品课
弧焊电源及其控制
焊接设备简介——埋弧焊机
通用型AC/DC埋弧焊机
国家级精品课
弧焊电源及其控制
焊接设备简介——管道纵缝埋弧焊机
机架
机头
焊接电源
工件
机架导轨
滚轮支架
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弧焊电源及其控制
电磁调节式 弧焊电源
坚固耐用，过载能力强；直流电源可用于 各种弧焊方法；效率低、电能和材料消耗 大，噪声大，属于淘汰产品。
整流式
电子控制式
逆变式
直流、脉冲、交流电流输出， 可调参数多、动态特性好，可 控性好；电路比较复杂；适用 于各种焊接方法与工艺 。
数字式
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弧焊电源及其控制
第一章
绪论
1.3 弧焊电源的发展
经济建设、国家需求 相关领域科学技术的发展 弧焊电源的发展
新的焊接方法、焊接工艺的发展
新材料及其应用
……
20世纪初期 20世纪20年代 20世纪40年代 20世纪60年代 20世纪70、80年代
直流发电机
弧焊变压器
整流电源
晶闸管电源
逆变电源
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弧焊电源及其控制
第一章
绪论
现代弧焊电源：应用了现代科学技术的弧焊电源。 逆变弧焊电源;数字化弧焊电源
微机控制技术；单片机控制技术 数字信号处理器（DSP）控制 技术 （数字化电源）
国家级精品课
弧焊电源及其控制
第一章
绪论
1.4 本课程的目的和主要内容
学习焊接电弧的主要电气特性和弧焊工艺对弧焊电源的要求； 学习弧焊电源的基本理论和基本电气特性； 学习电子控制弧焊电源的基础知识和控制理论和技术； 系统学习弧焊变压器、晶闸管弧焊整流器、弧焊逆变器的基本 原理、结构特点、电气性能特点； 了解弧焊电源的数字控制技术； 学习弧焊电源的选择、安装和安全使用等。 主要参考书
国家级精品课
弧焊电源及其控制
调节电源内电磁器件的 电磁状态调节电源特性
传 统 弧 焊 电 源
整流式
电子控制式
借助电子电路实现 电源特性控制
逆变式
借助电子电路与软 件程序实现电源特 性控制
国家级精品课
数字式
现 代 弧 焊 电 源
弧焊电源及其控制
第一章
绪论
常用的弧焊电源特点及其应用
机械调节式 结构简单成本低、适应性强；参数调节不 灵活、不精细，电流脉动较大，电弧稳定 性较差，一般用于焊接质量要求不高的
胡绳荪，杨立军编. 弧焊电源及控制。北京：化学工业出版社. 2010.8 胡绳荪主编. 现代电源及其控制. 北京：机械工业出版社. 2007.11
国家级精品课 弧焊电源及其控制
焊接设备简介——手工电弧焊机
Note：典型的交流手工电弧焊机
国家级精品课 弧焊电源及其控制
焊接设备简介——半自动MIG焊机
Welding is a fabrication process that joins materials, usually metals or thermoplastics, by causing coalescence. This is often done by melting the workpieces and adding a filler material to form a pool of molten material (the weld puddle) that cools to become a strong joint, with pressure sometimes used in conjunction with heat, or by itself, to produce the weld. This is in contrast with soldering and brazing, which involve melting a lower-melting-point material between the workpieces to form a bond between them, without melting the workpieces。
国家级精品课 弧焊电源及其控制
第一章
绪论
1.2 弧焊电源的分类、特点及应用
弧焊电源的分类方法 按输出电流种类分类：直流、交流、脉冲等弧焊电源
按关键器件分类：弧焊变压器、整流器、逆变器等
按输出特性分类：平特性、缓降特性、恒流特性等 按用于不同焊接方法分类：焊条电弧焊电源、埋弧焊电源等 ……
弧焊电源及其控制
第一章
1.1 弧焊电源概述
绪论
焊接（welding）的概念 通过适当的手段，使分离的物体（同种或异种材料） 产生原子（或分子）间结合而成为一体的连接方法。 焊接一般特点 ♀采用加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料 ♀局部加热熔化，产生各种物理与化学变化 ♀材料间产生原子或分子之间的结合 ♀形成的接头一般是永久性的、不可拆卸的
协同控制（熔滴过渡、弧长控制等）
焊后 —— 焊接工艺参数记录
无飞溅引弧控制
焊接参数记录 数字化MIG/MAG电源
双脉冲电弧控制 国家级精品课 弧焊电源及其控制
第一章
控制原理与方法：
绪论
PID 控制；模糊控制；专家系统 开环控制；闭环控制 变结构控制：变给定参数；变结构参数；变电路结构 控制技术：
模拟电子技术；数字电子技术；数字模拟仿真技术
焊接设备简介——各种电阻焊机
各种电阻焊机
国家级精品课 弧焊电源及其控制
汽车生产线上的电阻焊设备
国家级精品课
弧焊电源及其控制
焊接设备简介——感应焊机
感应钎焊设备及工艺
国家级精品课
弧焊电源及其控制
大型真空钎焊/扩散焊炉
最高工作温度 1100℃ 真空度 均温区尺寸 1.8×1.4×1.3 最大承重1500kg
其中，应用最广泛的是电弧焊工艺
电弧焊 采用电极与工件之间燃烧的电弧作为热源来加热熔 化工件进行焊接的。
国家级精品课 弧焊电源及其控制
第一章
绪论
等离子弧焊 熔化极气体 保护电弧焊
Baidu Nhomakorabea
常用的电弧焊方法及设备
焊条电弧焊 埋弧自动焊 钨极氩弧焊
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弧焊电源及其控制
第一章
绪论
不同的电弧焊方法需要不同的电弧焊机。