|
|
|
 |
企業(yè)新聞 |
|
|
焊機逆變電源的應用與發(fā)展現狀
|
統計，世界鋼產(chǎn)量的一半以上是用焊接工藝把它制成鋼制品的。焊接工藝是依靠焊接電源設備來(lái)實(shí)現的。焊接以電弧焊為主�！ 』『敢延薪倌甑臍v史，早期采用蓄電池作為電源。上世紀 20 年代初發(fā)明的工頻變壓器式弧焊機和直流弧焊發(fā)電機在隨后近 50 年中一直是主要的弧焊設備。
1 國內外逆變式焊機發(fā)展與應用現狀
現代焊接設備的發(fā)展與電力電子技術(shù)和器件的發(fā)展密切相關(guān)。 50 年代末，功率半導體二極管開(kāi)始用于焊接電源，所構成的弧焊整流器明顯優(yōu)于弧焊發(fā)電機。 70 年代初，由晶閘管（ SCR ）構成的可控整流式弧焊機的出現標志著(zhù)現代電力電子技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入焊接電源設備領(lǐng)域。 SCR 弧焊機的電氣特性和工藝特性?xún)?yōu)于二極管整流弧焊機，是當時(shí)廣泛應用的一種重要焊接電源設備。 70 年代中到 80 年代中，性能優(yōu)良的自關(guān)斷電力電子開(kāi)關(guān)器件：功率晶體管（ GTR ），功率場(chǎng)效應管（ MOSFET ），絕緣柵晶體管（ IGBT ），可關(guān)斷晶閘管（ GTO ）等相繼出現。 70 年代末開(kāi)始出現晶閘管式逆變弧焊機并主要應用于 TIG 和手工電弧焊，后來(lái)又推廣到 CO2 、 MAG 等焊接方法和切割。 1982 年，華南理工大學(xué)訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者在德國首先研制成功場(chǎng)效應管式弧焊逆變器，其應用領(lǐng)域從 TIG 到手工電弧焊、氣體保護焊以及切割，促進(jìn)了焊接設備更新?lián)Q代的發(fā)展。 80 年代末又出現 IGBT 式逆變焊機，主要應用于各種電弧焊和切割。以功率晶閘管、晶體管、 MOSFET 、 IGBT 等為開(kāi)關(guān)器件的新一代弧焊逆變器，采用高頻 PWM 開(kāi)關(guān)技術(shù)和微電子控制技術(shù)，淘汰了笨重的工頻變壓器和笨拙的電磁控制方式。它不僅具有高效節能、體積小、重量輕、多功能、多用途等優(yōu)點(diǎn)，而且具有良好的動(dòng)、靜態(tài)特性和工藝特性。因而，新一代的弧焊逆變器自問(wèn)世以來(lái)，受到廣泛的重視，發(fā)展迅猛。 1989 年世界焊接與切割博覽會(huì )（埃森博覽會(huì )）上有 30 多家廠(chǎng)商展出了弧焊逆變器。 1993 年的埃森會(huì )上，絕大多數的廠(chǎng)商都展出了弧焊逆變器及設備。據 IIW XIIC 1993 年 11 月所作的調查，逆變式焊機在日、美、歐等地使用的焊機中占 17% ，其中在氣體保護焊和 TIG 焊中占 30% 以上。到了 1996 年，日本日立公司的 IGBT 逆變焊機已占 MIG/MAG 焊機的 70% ，占 TIG 焊機的 95% 以上，占切割機的 100% ，日本松下，大阪變壓器公司的逆變式焊機都超過(guò) 50% 。以 IGBT ， MOSFET 等為開(kāi)關(guān)器件的弧焊逆變器，有著(zhù)廣泛的應用前景，是當前國際焊接電源設備發(fā)展的主流和方向。
在我國，逆變式焊機的研究工作始于 80 年代初，緊跟國際研究開(kāi)發(fā)的進(jìn)程，水平差距也不大，已形成三代產(chǎn)品。第一代是以 SCR 為主開(kāi)關(guān)器件的弧焊逆變器，其逆變頻率為 2000-5000Hz 。第二代是以 GTR 或 MOSFET 為主開(kāi)關(guān)器件的弧焊逆變器，其逆變頻率為 20kHz-50kHz 。第三代為 IGBT 弧焊逆變器，逆變頻率為 20kHz-30kHz 。到 90 年代初，多個(gè)規格的一、二、三代的弧焊逆變器已在多所高校和研究所研究成功，并逐漸進(jìn)入小批量生產(chǎn)，但大批量生產(chǎn)和大面積推廣應用逆變式焊機卻比較緩慢。能進(jìn)行批量生產(chǎn)廠(chǎng)家為數不多，并開(kāi)始于大約 90 年代中后期。
2 逆變式焊機的發(fā)展方向
逆變式焊機總的發(fā)展趨向是向著(zhù)大容量、輕量化、高效率、模塊化、智能化發(fā)展并以提高可靠性、性能及拓寬用途為核心，愈來(lái)愈廣泛應用于各種弧焊方法、電阻焊、切割等等工藝中。高效和高功率密度（小型化）是國際上弧焊逆變器追求的主要目標之一。高頻化和降低主要器件的功耗是實(shí)現這一目標的主要技術(shù)途徑。當前，在日、美、歐等國和地區
20kHz 左右的弧焊逆變器技術(shù)已經(jīng)成熟，產(chǎn)品的質(zhì)量較高且產(chǎn)品已系列化。
弧焊逆變技術(shù)正朝以下方向發(fā)展：
�。� 1 ）沿 20kHz 的技術(shù)路線(xiàn)開(kāi)發(fā)研制 50kHz ， 100 kHz 級的弧焊逆變器。
�。� 2 ）探討旨在降低電力電子器件開(kāi)關(guān)功耗，提高開(kāi)關(guān)頻率的零電壓，零電流開(kāi)關(guān)（軟開(kāi)關(guān)）技術(shù)，其中包括電路拓撲結構和工程實(shí)現。
�。� 3 ）研制和生產(chǎn)大容量的逆變式焊機。
�。� 4 ）研制和生產(chǎn)智能控制的逆變式焊機。
�。� 5 ）研究功率因數校正和減少電網(wǎng)諧振干擾。
3 逆變式焊機存在的問(wèn)題和對策
3.1 存在的問(wèn)題
由于帶有“急功近利”的浮躁心態(tài)，一哄而上的逆變熱有較大的負效應和潛伏著(zhù)重大的危機。 1992 年中國焊接協(xié)會(huì )受機電部委托對國內有代表性的一種 ZX7-400 晶閘管逆變式焊機進(jìn)行測試評定，其結論是：“國產(chǎn)晶閘管逆變弧焊機的可靠性較差”。第二、第三代 315A 及以下的逆變式焊機已有不少單位通過(guò)技術(shù)鑒定，但在批量生產(chǎn)時(shí)遇到困難，主要是產(chǎn)品的可靠性差，返修率高。國家計委已將此問(wèn)題列為“八五”攻關(guān)課題，可靠性指標定為 5000h, 實(shí)際的調查和測試表明：國內、外逆變焊機的焊接工藝性能相差不大，主要差別在于可靠性，尤其是大容量焊機。 IGBT 逆變式焊機在發(fā)展中存在的問(wèn)題是由于逆變熱在 1992-1995 年間“席卷”中國，上百家企業(yè)都在研制逆變式焊機，都已在不同程度上開(kāi)發(fā)出不同規格的樣機或產(chǎn)品。生產(chǎn)廠(chǎng)家相互競爭，將一批批實(shí)驗室的樣機和未經(jīng)實(shí)驗中的不成熟的產(chǎn)品推向市場(chǎng)，但很少有人對可靠性、焊接工藝和維修等方面作深入的研究和扎實(shí)的工作。由于大量不成熟的產(chǎn)品推向市場(chǎng)，使中國的用戶(hù)對逆變焊機的可靠性存有很大的疑慮，致使欲更新焊機的用戶(hù)更加謹慎。
逆變式焊機在我國具有極大的推廣價(jià)值和巨大的市場(chǎng)。目前制約國產(chǎn)逆變式焊機推廣和廣泛應用的主要因素不是價(jià)格，不是焊機的性能，而是可靠性。逆變焊機的可靠性，另一個(gè)問(wèn)題是在生產(chǎn)過(guò)程中我們要把其作為大功率電子產(chǎn)品來(lái)對待，要有相應的生產(chǎn)、檢測手段，相應的人員素質(zhì)。這與傳統焊機的生產(chǎn)要求有著(zhù)質(zhì)的不同，不然的話(huà)，上千種電子元器件組成的高性能逆變焊機的可靠性就無(wú)從保證。因此，提高國產(chǎn)逆變式焊機的可靠性是我國傳統焊接電源設備更新?lián)Q代的關(guān)鍵。
3.2 對策
逆變式焊機存在可靠性和質(zhì)量問(wèn)題，究其原因主要有：①技術(shù)不成熟。②主電路參數和結構設計不合理，主電路器件（電子功率開(kāi)關(guān)管如 IGBT 、 MOSFET 、快速二極管、磁芯材料等）選擇不合理。③保護環(huán)節（如 RCD 參數）沒(méi)有達到優(yōu)化配合。④制造工藝結構安排和布線(xiàn)不合理，型式試驗和器件（含電路板）檢測手段落后或不嚴格。⑤生產(chǎn)規模小，未能使用生產(chǎn)線(xiàn)和模具進(jìn)行組裝調試。 |
| 發(fā)布時(shí)間:2010-11-09 |
|
|
