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2019

10-29


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GTR开关式铝合金脉冲MIG焊机
前言合金因其重量轻,优异的导电性和导热性,良好的耐腐蚀性,易加工性和良好的机械强度而被广泛用于制冷,空气分离,汽车工业和日常生活中。该比例很强,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,并能在非常低的温度下保持良好的机械性能,使其可用于石油,化工,海洋和海洋工程。通用应用。近年来,由于高铁的发展,铝合金在高铁上的应用也在不断发展。轻型火车是实现铁路空转的重要因素。由于其良好的焊接性能,易于挤出和高比强度。随着大中空挤压型材的应用,汽车铝合金已成为轻量化汽车的世界潮流。为了满足制造铝合金高速列车的需求,开发了一种特殊的铝合金脉冲MIG焊机。 MIG焊具有电弧功率大,热量集中,热影响区小,生产效率高的特点。这是焊接铝合金的主要方法。铝合金MIG焊接在国外被广泛使用,而中国的铝合金焊接主要使用钨极氩弧焊(TIG焊)。 TIG焊接的缺点是热量输入少,电弧功率低,穿透力弱和生产效率低。铝合金MIG焊接在我国没有得到广泛应用的原因是MIG焊接中没有专用的铝合金焊接设备,对铝合金MIG焊接工艺的研究也不足。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,并受到GTR的控制,以达到良好的工艺效果。 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特性,例如导热性,比热和熔化势,电阻率,低熔点,熔点低约六十度。比钢材多一倍以上,且具有良好的导热性,比容大等优点,在铝合金的焊接过程中存在一些特殊的问题,可以归纳为:1.1引弧困难,焊缝形成较差MIG焊接电弧通常,采用接触法,使焊丝与工件接触,由接触电阻产生的热量使焊丝的端部熔化并产生电弧。由于铝合金的热导率,比热和熔化潜能非常大,例如225.3W / MK的热导率是钢的两倍以上,因此大量的热量迅速传递到了内部。电弧点火过程中的贱金属。能量不容易积聚在导线的末端,从而导致电弧点火困难。另一方面,铝合金的电阻率低。当金属丝与工件短路时,相同数量的电流流过铝金属丝,产生的电阻热小于钢丝。多得多。由于上述两个原因,相同直径的铝线的电弧焊接比钢丝更难,并且所需的电弧短路电流和电流上升率(di / dt)比钢丝大得多。铝和铝合金的低熔点约为六百度,是钢的低两倍以上。因此,在相同的焊接电流,相同的电弧能量和相同的直径下,铝线的擦拭率要比钢高得多。另一方面,铝具有良好的导热性和大的比容。电弧能量的很大一部分被传输到基础材料的非焊接区域并被损失。因此,相同厚度的铝基材比钢需要更多的能量。因此,在铝合金MIG焊接的情况下,焊缝高度高,难以控制成形,并且容易形成不熔等缺陷。1.2铝合金MIG焊滴的传递特性MIG焊滴具有多种形式,例如熔滴过渡,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。但是,由于铝合金的合金组成不同,因此液滴的过渡方式变化很大,可以分为两类。一类包括:纯冲程,铝锰,铝铜和锅吊式合金,另一类包括:铝镁,铝锌和铝锂合金。铝合金的合金元素的熔点和沸点非常低,并且液滴的转变行为与钢的转变行为差别不大。液滴转移相对稳定,并且产生的烟灰很小。与钢的区别在于铝和焊丝处于焊接过程中。顶部液滴的生长,颈缩力将液滴与金属丝分离,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,当液滴飞入时在电弧作用​​下,第二小滴随之而来,第二小滴是飞溅的主要原因。第二种铝合金的液滴转移模式与钢完全不同。这种铝合金的合金元素具有低的缺陷和沸点,并且在焊接过程中形成金属蒸气,这影响了电弧的稳定性。很大,导致液滴爆炸,飞溅和大烟,黑灰m。短路过渡输入能量小,铝合金的导热性很好,所以短路过渡焊缝深度浅,高,成型差,因此短路过渡在铝MIG焊接中的应用受到限制。在大熔滴过渡中,电弧的可控性差,焊缝高度高,成型不良,没有熔深,并且大熔滴过渡在铝合金MIG焊接中没有实用价值。仅液滴或喷射过渡适合铝合金的MIG焊接。 1.3送丝系统和焊炬的要求高送丝系统和焊炬是MIG焊接机的重要组成部分。它的性能直接关系到整个机器的性能。铝线的熔化速率远大于钢丝的熔化速率。 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,在相同直径,相同焊接电流的情况下,铝的送丝速度比钢的送丝速度快,铝合金的丝轻而柔软,刚性差,并且容易引起弯曲和弯曲。形变。焊丝送进系统和焊炬在机械和电气上都非常需要。 。针对上述铝合金MIG焊接机的上述特点,在设计铝合金MIG焊接机(AL-MIG350)时采取了一系列相应的措施。 2脉冲MIG焊接原理从铝合金熔滴传递分析来看,一般铝合金MIG焊接存在两个问题:首先,焊丝的每个直径都有一个临界电流,只有大于临界电流,可以实现液滴的喷射过渡。其次,对于第二种铝合金,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,引起过多的飞溅。脉冲MIG焊接可以更好地解决这两个问题。脉冲MIG焊接溶液的液滴过渡图脉冲MIG焊接期间,焊接电流会定期变化。在脉冲期间,峰值电流大于产生注入过渡的临界电流值。此时,电弧形状与通常的注射过渡类似,并且焊丝和工件被加热以被强烈加热,从而在喷射过渡状态下促进火焰滴。熔池,在脉冲间隔期间,由于基极电流很小,其主要功能是保持电弧的导电状态,并预先加热电线,但不会产生液滴转移(如图所示)。因此,当平均焊接电流低于临界电流时,脉冲MIG焊接可以实现熔滴喷射过渡,通过控制脉冲的峰值电流和峰值电流时间,可以有效地控制熔滴能量,防止熔滴的产生。从过热。因此,更多的金属蒸气会引起过多的飞溅,因此更适合铝合金的焊接。源程序框图。大功率晶体管使用600A单管GTR模块,该模块在开关状态下工作并采用PWM控制。晶体管开关可快速灵活地控制。焊接电源的外部特性可以方便地控制以获得各种形状的外部特性曲线。 3GTR的特性在电力电子设备出现之前,由于单个晶体管的额定电流较小,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型晶体管来形成一个晶体管组。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,并且具有相同基本参数(如管压降和放大倍数)的管可以用于同一组。除此之外,还必须采取一些当前的共享措施。晶体管发射极串联电流共享电阻器是一种常用方法,不仅增加了很多额外的工作,而且电流共享电阻器消耗了一定量的能量,从而降低了整体效率。诸如GTR和IGBT等现代功率电子设备的出现,单管额定电流可以达到数百至数千安培,克服了多管并联的缺点。该焊接机使用日本三菱公司生产的MQ600-2HGTR模块,直流电流为600A,最小放大倍数为75倍。使用GTR作为焊接电源的主要控制组件的优点是:功率器件开发较早,是一种成熟的功率器件,可靠性篼,放大倍数高,易于实现驱动控制,模块形式,结构简单,易于安装,GRT可以抵抗大电流浪涌,适合焊接应用。电弧控制动力电弧系统最基本的要求是焊丝进给速度与焊丝火焰速度保持平衡,以保持电弧长度的稳定性并确保正常的焊接过程。但是,对于脉冲MIG焊接,除此基本要求外,还有另一个要求:脉冲峰值电流大于发生注入过渡的临界电流,并且保证每个脉冲过渡至少一个深降。为了同时满足这两个要求,有必要根据一定的规则来控制焊接电源的输出特性。焊机外部的特殊特性4铝合金脉冲的外部特性MIG焊接控制电压(外部电压)。在图中,U和Is分别是空载电压和短路电流。它们不是焊接过程中的恒定值,而是由焊工根据特定状态(短路电弧或熔滴过渡短路)来判断的。在此状态下,将输出不同的Iss。这是焊工不同于其他焊工的特征。 U是弧工作段。在脉冲阶段,1是脉冲电流IP。此时,该值设置为大于注入过渡的临界电流。为了实现熔滴的可控过渡,U为电弧电流lb的大小,对lb的值有一定要求,以保持焊接电弧不被hil没,并且在电弧阶段不进行井控。该转变基于以下事实:“ 1b太小而不能使电弧不稳定,甚至熄灭t也太大,并且很容易在电弧相中进行大的液滴转变,并失去了脉冲焊接的优势。 Ua的建立具有两个功能:在电弧阶段,在脉冲阶段,可以防止焊丝由于电弧的短路而被插入熔池中,形成固体短路。电弧的自调节效果用于补偿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恒定的电压特性。因此,该焊接机具有很强的电弧长度调节能力。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来改变平均电流lav,从而达到控制电弧长度的目的,以及传统的恒压特性+恒速送丝系统本质上是不同的。该系统的抗干扰性能良好,避免了脉冲电流Ip和基极电流Ib在恒流区间工作的情况,并且易于产生导电喷嘴。如图所示实现外部特性。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,分别控制脉冲和尺寸电弧。 。外部特性,通过调制脉冲单元将两个信号与电弧平均电压参考信号组合,生成调制脉冲,对脉冲宽度调制器(PWM)生成的脉冲进行调制,并由GTR驱动调制脉冲信号驱动单元。 GTR,用于控制外部功能。 5结论1.由于铝合金独特的化学和物理性能,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熔滴转移,还可以控制熔滴能量,更适合铝合金的焊接。 3,GTR耐电流冲孔能力强,结构简单,安装方便,控制性能好,可以满足铝合金脉冲MIG动静特性的要求。 4.焊机的脉冲和电弧相位采用恒流+恒压(CC-CV)外部特性,平均电流和平均电压采用恒压特性,具有很强的抗干扰能力。
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