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全数字焊机--开辟数字化焊接新时代 |
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作者：珠海科盈焊接器材有限公司 易翔 来源：AI汽车制造业 |
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全数字焊机只需改变电脑软件就可以增加功能，并且可以提高焊接精度和可重复性。Fronius公司推出的全数字MIG焊机，除了具有很高的控制精度，还有极广的应用灵活性，尤其在焊铝过程中稳定、易于操作且焊缝美观。
全数字焊机是在逆变电源基础上，结合计算机技术，采用数字信号处理器（DSP），通过微处理器的精确运算来控制焊机的各项性能及工作全过程，其控制电路高度集成、简化。一般的模拟焊机每增加一项功能都要靠增加相应的控制电路等硬件来实现，而全数字焊机只需改变电脑软件就可以实现，使电子元器件减少了40%，并且在体积重量减小的同时，故障率也大大降低。全数字焊机最大的优势是通过软件来控制电弧特性，以得到很好的焊接性能，并且由于摒弃了与温度漂移有关的模拟元器件，焊接精度和可重复性得到了很大提高。
工作过程
全数字MIG焊机的核心是主控制系统(如图1)。工作时首先通过数字面板设定焊接参数，然后主控制系统通过RS485数字接口向送丝机发出工作指令，同时通过数字信号处理器（DSP）向逆变电源发出工作指令，焊接开始。在焊接过程中，实际焊接参数经反馈回路、模/数（A/D）转换后由数字信号处理器（DSP）反馈到主控制系统。在面板显示实际值的同时，主控制系统将实际参数与预设值进行比较，并将修正指令发给送丝机和电源。整个过程由于都是数字信号的传输和比较，因此非常迅速、精确且抗干扰。
熔滴过渡
熔化极气体保护焊时，由于电流密度、电弧功率和保护气体的不同，可以出现各种不同的熔滴过渡电弧。全数字焊机可以很方便地控制各种电弧，尤其是短路电弧和脉冲电弧。CO2焊时采用短路电弧，焊机根据母材厚度、焊丝材质和直径设定出最佳电流波形，获得稳定的电弧和极少的飞溅。焊接铝或不锈钢时，它可以控制和输出最佳的脉冲波形（如图2）实现脉冲电弧过渡，并可以精确地控制到一个脉冲过渡一个熔滴，实现几乎无飞溅焊接，因此可以采用较大直径的焊丝焊接较薄的板材。如采用直径1.2mm铝丝焊接0.8mm的铝板，除可以大大节省焊丝成本外，直径1.2mm铝丝因具有较好的体积与表面积比，还可减少对熔池的污染，降低气孔缺陷率。
弧长控制
图3中的阶梯形工件A端到B端落差达27mm，焊接过程中焊丝伸出的长度迅速增加，使弧长保持不变，熔滴过渡依然是“一个脉冲一个熔滴”，焊缝成形和熔深都保持了很好的一致性。这些都应归功于全数字控制系统的实时监控。
引弧与收弧
常规MIG焊机引弧时焊丝一接触工件，短路电流就会迅速上升使焊丝快速熔化爆断产生电弧，飞溅很大；全数字焊机则可控制短路电流的上升速度，使电弧引燃相对柔和，飞溅极少，并且在选配拉丝焊枪时采用回抽焊丝引弧，从而实现完全无飞溅引弧。
由于铝具有低熔点、高导热性的特点，起焊点冷态难以熔透，收弧处过热易烧穿。利用全数字焊机的特殊焊铝程序（如图4），可以设定较大的起弧焊接能量，使电弧引燃时就将母材熔化，收弧时焊接电流减至较小的收弧电流充分填满弧坑。在息弧时输出一个脉冲来去除焊丝端头的熔球，以利于下次引弧。
操作方面
面板采用智能化设计，除一元化调节旋钮外，其它如焊丝直径选择、焊接方法的选择、焊接材料选择等，都采用轻触按钮设计。既方便了焊工操作，又不影响视觉感受，减少了误操作。
图5 集显示和遥控功能的Jobmaster焊枪
焊机内存80组焊接专家规范。操作时，只须将所用的焊丝直径、材料、母材厚度输入焊机，即可获得内存的最佳焊接规范，并且焊机上提供了每种焊材所匹配的保护气体。
通过数字接口可以在焊机、送丝机和焊枪间形成一个局域网络，使送丝机和焊枪都具有显示和调节焊接参数功能（如图5）。即使在焊接过程中也可直接加大或减小焊接电流，无需停机或回到面板上调节。
该功能尤其适合远距离、高空或容器内作业。当焊机在焊接过程中出现不佳的熔滴过渡形式时，指示灯亮。此时，焊工可及时调整焊接参数直至指示灯灭。
软件升级
全数字焊机可以通过软件升级使焊机长期保持最先进的工艺性能。同时，用户也可以通过手提电脑给焊机加载一些特殊的焊接程序，以满足特殊的焊接材料或焊接工艺。这样可为用户节省设备更新和工艺试验的费用和时间。
通过软件升级, 焊机可以拓展多种焊接方法：MIG/MAG点焊、TIG焊、手工弧焊；还可以使用实芯焊丝、药芯焊丝。另外，还有极好的MIG钎焊性能，用于焊接镀锌板、不锈钢薄板等。
图6 TPS2700-ALU EDITION的焊铝件
焊铝专家TPS2700/3200/4000-ALU EDITION
为了使全数字焊机MIG焊铝的效果更加完美，Fronius公司在软件上作了进一步的优化，于2000年初推出 “焊铝专家”——TPS2700-ALU EDITION。该机型与原TPS全数字焊机最大的区别在于：增加了一个低频协同脉冲控制，协同脉冲频率最高5Hz。焊接时输出能量和送丝速度同步脉动，可以获得非常均匀、美观的鱼鳞纹焊缝。操作者可以任意设定焊缝波纹的疏密，非常适合对焊缝外观有特别要求的产品，如自行车、滑板车等。
另外，脉动的能量输出使热量分布易于控制，因而可以很轻松地将厚薄差别很大的铝件焊在一起（如图6），大大降低了对工人操作水平的要求。
综上所述，全数字焊机是焊接设备发展的新方向。它运用了全新的数字信息技术，完全由软件来控制焊机的输出特性，突破了传统的恒流、恒压电源的范畴，具有很高的控制精度，灵敏的电弧控制，极优化的熔滴过渡和广泛的应用灵活性。随着焊接技术的不断发展，数字化焊接必将在焊接领域发挥越来越重要的作用，同时全数字焊机也有着更为广阔的应用前景。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(9/24/2009) |
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