現(xiàn)行的縫焊作業(yè),利用比較舊的可控硅焊接控制技術(shù)驅(qū)動(dòng)單相焊接交流變壓器,焊接速度被該控制技術(shù)所限制。這種限制還結(jié)合了電力公司的輸出功率頻率??p焊焊機(jī)每秒焊接的焊縫的數(shù)量與電力公司每秒的輸出功率半個(gè)周期數(shù)相同。
對(duì)60Hz的交流電源線(xiàn),這就意味著縫焊作業(yè)被限制在每秒120焊接脈沖。在50Hz交流電源上,焊接作業(yè)減小至每秒100個(gè)焊接脈沖。每條焊縫的焊接時(shí)間也已事前確定,因?yàn)樗仨毢碗娏九渌偷陌雮€(gè)周期時(shí)間相一致,而不是根據(jù)需要隨意確定。隨著縫焊滾輪速度的提高,焊縫與半周期配送時(shí)間需要同步,而不是與工件進(jìn)入焊機(jī)的時(shí)間同步,這種同步變成影響工件邊緣焊縫一致性的更大原因。
采用可控硅控制的單個(gè)焊接脈沖的熱量調(diào)節(jié)能力也是有限的,因?yàn)橐坏┛刂朴|發(fā)了一個(gè)焊縫半周期脈沖,它就不再對(duì)焊接中發(fā)生的情況有進(jìn)一步的影響。實(shí)際的焊縫熱量配送是由在焊接的半周期間隔中電力公司輸出什么決定的。焊縫也受到其它工廠(chǎng)設(shè)備瞬時(shí)加載的影響。
可控硅控制技術(shù)另一個(gè)局限是一旦觸發(fā)焊接脈沖,就不能通過(guò)控制方式停止它。
逆變控制
為了克服可控硅控制技術(shù)的局限,采用高速縫焊的制造商轉(zhuǎn)向逆變技術(shù)。期望這種更新的逆變控制技術(shù)能具有更有效的焊接電流脈沖調(diào)節(jié),從而改進(jìn)焊接質(zhì)量,提高生產(chǎn)率。
制造商向?qū)<易稍?xún)時(shí)總被建議采用最新的逆變技術(shù),有必要將目前的交流焊接變壓器更換成更新技術(shù)的中頻逆變直流(MFDC)焊接變壓器。
比如縫焊制造商將單相交流轉(zhuǎn)換成中頻逆變直流的案例中,他們報(bào)告稱(chēng)這項(xiàng)改變并沒(méi)有提高焊接生產(chǎn)率和焊接質(zhì)量,相反還導(dǎo)致焊接生產(chǎn)率降低,焊接質(zhì)量下降,焊接維修量增加。當(dāng)制造商采用更短的焊接脈沖時(shí)間和更短的每個(gè)脈沖間冷卻時(shí)間,試圖滿(mǎn)足或超越原有技術(shù)控制的每秒120焊接脈沖速率時(shí),情況變得更加糟糕。
這些焊接作業(yè)案例揭示了焊接性能下降的兩個(gè)原因,如下所述。
所選的逆變控制,當(dāng)編程產(chǎn)生更短持續(xù)時(shí)間的脈沖,電流調(diào)節(jié)的不準(zhǔn)確和不穩(wěn)定將導(dǎo)致產(chǎn)生比原有可控硅控制更大焊接脈沖電流波動(dòng)。
在編程的脈沖冷卻時(shí)間,電流緩慢衰減,通常在下一個(gè)焊接脈沖開(kāi)始前不會(huì)衰減至零。這種冷卻間隔的高殘余電流,是由引入的中頻逆變直流變壓器造成的,降低了冷卻時(shí)間波動(dòng)的效力,如圖5所示。
這就使焊縫滾輪在焊接同樣大小的焊縫時(shí),要比先前發(fā)生的在多數(shù)編程冷卻間隔電流能變成零時(shí)情況在更高的溫度下作業(yè)。上升的滾輪溫度是由轉(zhuǎn)換的中頻逆變直流變壓器引起的次生問(wèn)題,包括滾輪表面更快的材料聚集。
中頻逆變直流分析
除了在高速焊接作業(yè)時(shí)定義不清的冷卻間隔,采用中頻逆變直流還遇到的其它問(wèn)題,如下所述:
增加焊機(jī)的機(jī)械磨損。采用短喉焊機(jī),1kHz 中頻逆變直流控制的普通開(kāi)關(guān)功能每毫秒引起兩次電流波動(dòng)。這些波動(dòng)造成焊機(jī)上許多運(yùn)動(dòng)部件每毫秒兩次的熱脹冷縮。而熱脹冷縮又會(huì)造成機(jī)器上額外的應(yīng)力和動(dòng)作,導(dǎo)致軸承和移動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)磨損過(guò)快。
增加焊機(jī)喉管長(zhǎng)度可以減少每毫秒發(fā)生的電流波動(dòng),但同時(shí)也降低了電流控制調(diào)節(jié)的速率。