交直流弧焊逆变电源研究现状

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1、交直流弧焊逆变电源研究现状　　摘要：阐述了交直流弧焊电源实现原理及特点．并从交直流弧焊电源的逆变技术、数字化控制技术、智能控制技术三方面的研究现状 　　进行了详细的介绍．指出了交直流弧焊电源沿高性能数字化与智能化方向发展的趋势。 关键词：交直流；弧焊电源；数字化；智能化 中图分类号：TG434文献标识码：A 　　铝及其合金通常采用工频交流正弦波钨极氩弧焊进行焊 　　接。但这种焊接电源的电弧稳定性差，正负半波通电时间不可 　　调，还要利用消除直流分量的装置，而且不能用于碱性焊条电 　　弧焊。特别是。它

2、对于一些要求较高的焊接工作，如铝薄件小 　　电流焊接、单面焊双面成形、高强度要求的焊接等，都很难获 　　得满意的焊缝质量。随着大功率半导体元件和电力技术的发 　　展．近年在国内成功应用了交直流弧焊工艺，并研制和生产出 了相应的弧焊电源.。 　　交直流弧焊是一种薄板铝合金较理想的电弧焊方法．其既 　　可以控制焊缝的熔深．又可以提高焊接效率。其中交直流氩弧 　　焊功能最适合于铝及铝合金、镁及镁合金的焊接。其具有雾化 　　调节功能，能有效地破除工件表面的氧化膜；焊缝成形好、表 面光亮美观¨2．3]。 　　

3、近年来。铝合金等非铁金属以其低温特性、质量轻、比强 　　度高等优点，已被广泛地应用在航空航天、汽车和民用工业 　　中，成为一种重要的加工材料】。随着科学技术的发展，薄板 　　铝合金在工业中的应用越来越广，其焊接量也在不断地扩大。 　　提高焊接生产率、保证产品质量、实现焊接生产的自动化、智 　　能化越来越得到焊接生产企业的重视，特别是对焊接质量和精 　　度要求比较高的机器人焊接场合更是如此。加上现代人工智能 　　技术、数字化信息处理技术、计算机视觉技术等高新技术的融 　　入，也促使交直流焊技术正朝着焊

4、接高速高效化、焊接控制数 字化、控制系统智能化方向发展。 1交直流弧焊原理及特点 　　交直流弧焊的主要特点是电流过零点的时间极短，通过电 　　收稿日期：XX一Ol一29；修回日期：XX～07—20 　　基金项目：国家自然科学基金资助项目(50575074)；广东省科 技攻关项目(2001A105010) 　　子控制技术使正负半波通电时间比和电流的比值可以自由调 　　节。因此把它用于铝及其合金焊接时，在焊接工艺上有以下特 　　点：电源稳定，电流过零点时重新引弧容易，不必加稳弧高压 　　脉冲或高频电，受

5、干扰的影响小，并可以通过调节正负半波通 　　电时间比例来获得最佳的熔深和阴极雾化作用，提高钨极的寿 　　命：调节工件上的热输入，更有效地利用电弧热和电弧力作用 　　来满足某些弧焊工艺的特殊需要，不必采用消除直流分量的装 置等等。 　　逆变式交直流弧焊电源，主要由普通直流弧焊电源和逆变 　　器组成主电路．通过逆变器把直流转变成交流，频率可调，正 　　负半波通电时间比、正负半波电流比值也可以在一定范围内自 由调节．原理如图l所示。 + 图1交直流弧焊原理示意图 　　从图l可知，当．s，．s，触发导通，．

6、s2，s4关断时，直流电源 　　通电回路为：+一．s，一电弧一．s，，从而在电弧获得正半波的电 　　流，直流且焊丝为正极性时，电弧稳定，焊缝熔深大，通过对 　　电流进行有效控制，容易实现焊丝熔化及熔滴过渡。当．s，s4 　　导通，．s，．s，关断时，通电回路为一一．s『_+电弧一s4，从而在电 　　弧获得负半波的电流，直流且焊丝为负极性时，电弧沿焊丝上 　　爬，电弧不稳定，熔滴不易过渡，焊接熔池浅，具有电弧沿焊 　　丝上爬促进焊丝熔化以及减小电弧对熔池的加热作用，形成浅 　　熔深的特性。由此可见，只

7、要控制2组电子元件轮流导通，切 　　换电弧电流的方向．并通过控制2组电力电子元件导通时间的 　　长短和通电时间的相对比例．就可得到频率和正负半波通电时 　　Weldin~Technolo~Vol-36No．5Oct．XX·专题综述·5 　　间比例可调节的交直流电。在焊接过程中，根据焊件的尺寸要 　　求．选择合适的焊接电流频率和正负半波通电时间比率，便可 　　控制形成合适的焊缝质量，尤其是焊接薄板时形成浅熔深，保 　　证不出现熔池形成失败现象，满足焊接质量的要求。 2直流弧焊逆变技术 　　功率电子器件

8、性能的提高和发展为逆变技术的迅速发展提 　　供了最基本的物质基础，一种新的性能更优越的电力电子器件 　　的出现．必将引起逆变技术大发展，势必引起先进的逆变技术 在交直流弧焊电源中的应用与发展。 　　我国自1962年试制成功晶闸管以来，以普通晶闸管和硅整 　　流管为主体的变流技术、逆变技术有了很大的发展，器件质量 　　有较大的提高，派生型晶闸管，如快速、双向、可关断和逆变 　　导器件有较快的发展．产品产量大幅度上升。近10多年来，经 　　过精心设计，加上工艺、测试、可靠