微型电容储能点焊机的研制及应用

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1、金属铸锻焊技术Casting·Forging·Welding微型电容储能点焊机的研制及应用苏利龙，白钢，胡亚真，朱瑞峰（西北工业大学陕西省摩擦焊接重点实验室，陕西西安710072）2009年12月摘要：介绍了自行设计的微型电容储能点焊机的主电路和机械部分，并针对生产中常用的1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了焊接试验。通过对熔核尺寸和接头组织的分析，结果表明：该焊机性能稳定；当电压为110V、压力为15N左右时，能够得到质量较好的焊接接头。关键词：点焊机；电容储能；熔核尺寸；接头组织中图分类号：TG438文献标识码：A文章编号：1

2、001-3814(2009)23-0158-03DesignandApplicationofSubminiatureCapacitorStoredEnergySpotWeldingMachineSULilong,BAIGang,HUYazhen,ZHURuifeng(ShaanxiKeyLaboratoryofFrictionWeldingTechnologies,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an710072,China)Abstract：Themechanicalandcircuit

3、departmentofself-designedsubminiaturecapacitorstoredenergyspotweldingmachinewasintroduced.Theequipmentwasusedfortheweldingof1Cr18Ni9Tistainlesssteel.Accordingtotheanalysisofnucleationsizeandjointmicrostructure,theweldingmachineandperformanceisstable,theweldingqualityoft

4、heweldingjointisgoodwhenthevoltageis110Vandthepressureisabout15N.Keywords：pointweldingmachine;condenserdischarge;nucleationsize;jointmicrostructure电容储能点焊是利用电容器充放电来实现电流变换的一种高效电阻焊方法，适用于点焊导热性很好的金属、物性相差甚远的异种金属及厚度[1]式中：Q为电流通过电阻析出的总热量；Qu为加热焊接区的热量；QI为电极和焊接区周围金属消耗的热量。加热焊接区的热量Q

5、u为：庞大、操作复杂，对一些小型零件进行焊接很不方Qu=Vcρ(T-273)(2)便，也不经济为此,设计了一种微型电容储能点焊机，并对0.3mm厚的1Cr18Ni9Ti不锈钢薄板进行试焊，确定了较佳工艺参数。1电容储能点焊机主电路1.1参数的计算[2]设计主电路时借鉴电阻焊热量计算方法来确定所需热量及相关参数。由于点焊通电时间很短，式中：V为焊接区的体积；c为焊接金属的比热容；ρ为焊接金属的密度；T为焊接区的平均温度。由此可知，焊接所需热量与加热时间无关，仅与焊件的几何尺寸和金属材料的物理性能有关。根据试验所用材料，V约为2.9

6、4mm3，c为0.46×103J/(kg·℃)，ρ为7.8g/cm3，T为1400℃。通过计算可知，用于加热焊接区的热量Qu为14.77J。电极和焊接区周围金属消耗的热量QI为：焊件表面以对流和辐射散失的热量很小，一般不QI=I2Rt(3)超过总能量的5%，故可忽略不计。则总热量的热式中：I为焊接电流；t为放电时间；R为总电阻。[3]R=Rc+2Rbe+2Rb(4)Q=Qu+QI(1)式中：Rc为焊件与焊件之间的接触电阻；Rbe为电极与焊件之间的接触电阻；Rb为电极电阻。接触电阻的计算公式[3]：收稿日期：2009-07

7、-02作者简介：苏利龙（1985-），男，陕西扶风人，硕士研究生，主要从事焊接智能控制方面的研究工作；电话：13484592682；E-mail:sx1785@163.com158钢与钢Rc=1.2F-0.7×10-3(F的值为10～20N)铜与钢Rbe≤Rc/2因此，Rc的最大值约为0.123×10-3Ω，Rbe的最HotWorkingTechnology2009,Vol.38,No.23差大的工件。而传统的电容储能焊机往往体积平衡方程为：上半月出版大值约为0.062×10-3Ω。根据导体的电阻计算公式可计算出电极电阻Rb为0.1

8、38×10-3Ω。当电流取104A时[4]，由(3)式可得：电极和焊接区周围金属消耗的热量QI为2.62J。则由(1)式得：析出的总热量Q为17.39J。设计时如取电压范围为100～120V、电容为4000μF时，则总热