关键词：电阻焊机；技术经济指标；工作原理
8 电阻焊机的使用与维修
8.1电阻焊机的基本工作原理及其电源特性
8.1.1电阻焊机的基本工作原理
电阻焊是以强大的电流通过被焊金属。利用被焊区电阻(主要是接触电阻)产生热量并施加压力的方法，将熔融的塑性状态金属挤压而焊合的一种焊接设备。焊接区所产生的热量可根据“焦尔定律”确定
式中i(t)为通过焊接区的瞬时电流值(单位：A)；R(t)为两电极间的总电阻，包括工件电阻与接触电阻
(单位：Ω)，是时间的函数；t为焊接电源流通时间(单位：s)。
以有效值表示，上式可简化为
电阻焊机按其焊接方式的不同，一般有点焊机、凸焊机、缝焊机和对焊机等几种类型。采用的电源有工频、低频、直流冲击波、二次侧整流与电容储能等。
电阻焊机一般由供给焊接热能的阻焊变压器、二次电压调节机构、焊接回路、焊接电流通电时间和焊机操作程序的控制调节装置。以及对焊件施压、平紧或移动的机械传动装置等几部分组成。其控制装置方框图如图8-1所示。
电阻焊电源具有如下特点：
a.由于电源对工件要提供瞬时大电流，因而要求电源二次电压低(固定式焊机不超过12V，分体悬挂式点焊机不超过24V)。回路阻抗小(一般在几微欧到几十微欧内)。
b.功率大(变压器功率一般在几十到几百kVA，甚至可达上千kVA)。且具有较好的调节性能。调节方便，控制精确。
c.工作不连续。电阻焊电源的负载持续率比一般弧焊电源低。
在电阻焊电源中，控制其焊接电源大小及通电时间长短一般采用电磁接触器或电力电子器件(如晶闸管、IGBT等)作为主电路开关调节器件。其常用主电路如图8-2所示。
电阻焊机控制系统除能对电源的电流大小和通电时间进行精确控制外，对不同种类的焊机由于焊接要求的不同，其电源通电方式和电极压力的控制方式也应有所变化，控制系统能对其方式和变化进行精确地控制，以使被焊工件达到焊接工艺要求的目的。
8.1.2电阻焊电源的暂态过程
以图8-2a工频单相交流点焊机为例分析电阻焊机的暂态过程。该焊机主电路实际上是属于感性负载的晶闸管交流调压电路。
由于电路中电感负载的储能作用，使得电流滞后于电压一个相位角，这个滞后角的大小与晶闸管触发延迟角a，负载功率因素角φ有关，如图8-3所示。
当焊接电源工作时，流经晶闸管的电流可分为强制分量i1和自由分量i2两部分，如图8-4所示。
自由分量i2的初始值与a有关，在ωt=0时刻，晶闸管导通时电流应从零开始上升，即i1＋i2=0。
而此时
当负载功率因素角φ为一定时，可解出a与导通角θ的关系，如图8-5所示。由图可见，当触发延迟角a＞φ时，晶闸管导通角θ＜180°；如果a＝φ，则θ＝180°，而θ＝180°时电流波形变成了连续的正弦波，因此a≤φ时晶闸管已不再起调压作用。
因此带电感性负载交流调压的晶闸管触发必须采用宽脉冲触发电路，不仅保证触发可靠，而且即使调整到a≤φ时仍可继续保证正负半周面积相等，导通角均为1800°的负载电流，避免了焊接主电路直流分量的出现。
所谓焊机的工作循环指每个焊接周期内电极压力和电流对时间和动态变化及相互关系。工作循环中最重要的是电流形态。各种焊机可输出不同的电流形态。各种不同的电流形态和相应的压力形态相配合构成各种电阻焊机的工作循环。这些工作循环适用于不同焊件的工艺要求。焊机档次愈高，可构成的工作循环愈多，适用的焊件和材料范围愈广，图8-6示出电阻焊机部分工作循环及不同的电流形态。
8.2电阻焊机的技术经济指标
电阻焊机的技术经济指标包括：a.额定电源电压、电网频率、一次电流、焊接电流、短路电流、连续焊接电流及额定功率时焊接变压器级数；b.最大、最小及额定电极压力或顶锻力、夹紧力；c.额定最大、最小臂伸和臂间开度(点、凸、缝焊机)；d.缝焊机最大、最小焊轮线速度；e.短路时的最大功率及最大允许功率、额定级数下的短路功率因数；f.冷却水及压缩空气耗量；g.适用的焊件材料、厚度或断面尺寸；h.额定负载持续率；i.焊机质量、焊接生产率、可靠性指标、寿命及噪声等；j.焊机的各种控制功能。
各指标、参数相互关联，不可简单地用1～2项来比较焊机的先进性。
上述指标大致可分为技术、操作和工艺3类。
焊机技术指标包含在以上1～8项和9项的部分内容和第10项中，如：焊机额定电流，级数，电极压力，焊件的材料、厚度或断面尺寸，焊机质量、容量，生产率，水、气耗量等。
操作指标指操作的方便性，焊机快速调整的可能性，运行的费用，所需操作人员的数量及可靠性指标如保用期、寿命、一次大修期、平均故障期等。
焊机制造工艺指标指焊机制造的生产成本、工厂成本，需要的生产装备以及标准化、规格化程度、造型等。
8.3电阻焊质量监测技术基本原理及方法
随着电阻焊应用领域的不断扩展深人，各领域对焊接质量也提出了更高的要求。而实际生产中不可避免地存在影响焊接质量干扰因素，如网压波动、焊点分流、焊接电路阻抗变化、电极磨损等。为此，人们研究出了多种类型的阻焊质量监测控制器，对焊接过程中出现的各种干扰进行补偿，以确保稳定的焊接质量。以下我们对电阻焊质量监测技术基本原理和方法作一简单介绍。
8.3.1点焊机焊接电流信号检测电路的设计
8.3.1.1设计线路的要求
在机器人控制的点焊机接口电路里，需要一个反映每次焊接电流有无的正脉冲信号，判断点焊机焊接电流是否存在和焊接电流是否失常。对输出脉冲信号的要求：
a.高电平有效，输出电平不小于10V；
b.每次点焊时只能输出一个正脉冲，脉冲前沿比焊接电流消失时间的延时不大于10ms；
c.要求脉冲前沿的陡度较好，从零上升到高电平的时间应小于100μs。
电路接收电流传感器的输出信号。信号频率为50Hz，是不连续的正负基本对称的非正弦波信号，信号的幅值变化约为5～±15V，输入信号和输出信号的波形如图8-7所示。
8.3.1.2设计方案
由于输入信号是有规律的，为对称的非正弦波信号，第一级采用积分线路，将输入信号转变为间断的近似正弦波信号。采用LM747作为线性放大器的放大元件。第二级采用精密整流电路，将双向间断的近似于正弦波信号整流为单向间断信号。第三级采用LM339过零检测器，将焊接一次产生的感受应电流信号转变为频率为100Hz的正脉冲信号。第四级采用积分线路，将100Hz的脉冲信号转变为每次焊接仅一个正脉冲信号。线路的框图见图8－8。线路采用±12V和±15V电源供电。（未完待续）
上述指标大致可分为技术、操作和工艺3类。
焊机技术指标包含在以上1～8项和9项的部分内容和第10项中，如：焊机额定电流，级数，电极压力，焊件的材料、厚度或断面尺寸，焊机质量、容量，生产率，水、气耗量等。
操作指标指操作的方便性，焊机快速调整的可能性，运行的费用，所需操作人员的数量及可靠性指标如保用期、寿命、一次大修期、平均故障期等。
焊机制造工艺指标指焊机制造的生产成本、工厂成本，需要的生产装备以及标准化、规格化程度、造型等。
8.3电阻焊质量监测技术基本原理及方法
随着电阻焊应用领域的不断扩展深人，各领域对焊接质量也提出了更高的要求。而实际生产中不可避免地存在影响焊接质量干扰因素，如网压波动、焊点分流、焊接电路阻抗变化、电极磨损等。为此，人们研究出了多种类型的阻焊质量监测控制器，对焊接过程中出现的各种干扰进行补偿，以确保稳定的焊接质量。以下我们对电阻焊质量监测技术基本原理和方法作一简单介绍。
8.3.1点焊机焊接电流信号检测电路的设计
8.3.1.1设计线路的要求
在机器人控制的点焊机接口电路里，需要一个反映每次焊接电流有无的正脉冲信号，判断点焊机焊接电流是否存在和焊接电流是否失常。对输出脉冲信号的要求：
a.高电平有效，输出电平不小于10V；
b.每次点焊时只能输出一个正脉冲，脉冲前沿比焊接电流消失时间的延时不大于10ms；
c.要求脉冲前沿的陡度较好，从零上升到高电平的时间应小于100μs。
电路接收电流传感器的输出信号。信号频率为50Hz，是不连续的正负基本对称的非正弦波信号，信号的幅值变化约为5～±15V，输入信号和输出信号的波形如图8-7所示。
8.3.1.2设计方案
由于输入信号是有规律的，为对称的非正弦波信号，第一级采用积分线路，将输入信号转变为间断的近似正弦波信号。采用LM747作为线性放大器的放大元件。第二级采用精密整流电路，将双向间断的近似于正弦波信号整流为单向间断信号。第三级采用LM339过零检测器，将焊接一次产生的感受应电流信号转变为频率为100Hz的正脉冲信号。第四级采用积分线路，将100Hz的脉冲信号转变为每次焊接仅一个正脉冲信号。线路的框图见图8－8。线路采用±12V和±15V电源供电。（未完待续）
