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闪光焊机交流调压系统设计课题的研究背景

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翻新时间:2013-12-18

闪光焊机交流调压系统设计课题的研究背景

1 引言

1.1 课题的研究背景

闪光焊机是煤炭企业圆环链焊接的主要设备。多年来,我国主要依靠引进国外闪光焊机进行焊轨生产和圆环链焊接,国产闪光焊机目前的发展尚不成熟。由于国外进口闪光焊接设备昂贵,工艺试验成本高加之钢轨焊接截面大,形状复杂,含碳量高,可焊性差,闪光焊时影响焊接质量因素多,采用何种控制方式才能实现钢轨预热、连续闪光、加速闪光、顶锻等特殊工艺,保证焊接效果,长期以来此方面焊接基础研究不够,因而闪光焊轨设备的选购和工艺确定只能照搬国外经验,不能根据我国实际情况,发挥设备工艺的潜力,控制灰斑等焊接缺陷,解决落锤性能不稳定的难题。近年来,我国焊接工作者对引进闪光焊机进行了技术消化,并根据我国国情,对焊机控制系统开展了大量研究工作,取得了可喜成果。在消化吸收国外现代闪光焊轨技术基础上,综合利用我国现有研究成果,研制一套具有焊接热/力模拟、电阻预热闪光焊、连续闪光焊、脉动闪光焊等功能的焊机,通过开展系统试验研究,分析不同钢轨钢的焊接热循环特征、控制技术、焊接质量等,对于提高我国钢轨焊接技术基础研究水平,实现焊接装备国产化具有重要意义。1.2.1 闪光焊的原理

对焊(对接电阻焊)是一种常见的焊接接头形式,是电加热的塑性加压焊接。对焊又可细分为电阻预热对焊和闪光焊。

闪光焊作为一种有效的焊接手段在许多领域广泛使用。 围内达到预定温度时,动夹具突然加速,以很大的压力使焊件端面相互挤压,随即切断电流,焊接区发生强烈塑性变形,接合面交互结晶,形成牢固接头。 常规闪光焊工艺分为两类:连续闪光焊和预热闪光焊。预热闪光焊是在连续闪光焊之前先对焊口进行预热。

钢轨连续闪光焊工艺过程主要为:

(1)闪光阶段

闪光阶段指是接通电源使两焊件端面轻微接触,对口间将形成许多具有很大电阻的小触点,在很大电流密度的加热下,瞬间熔化而形成连接对口两端面的液体过梁,并产生过梁爆破,出现闪光。

(2)顶锻阶段

顶锻是指在闪光阶段后期,在端面上形成液体金属层,为排除氧化物和过热金属提供了有利条件,此时对焊件施加顶锻力,使烧化端面紧密接触,并使其实现优质结合所必须的操作。顶锻必须满足两个条件:要有足够大的顶锻速度,以排除氧化物和液态金属:要有足够大的顶锻力,以便使接头产生应有的塑性变形。其分为带电顶锻和无电顶锻两种。

(3)保压和推瘤阶段

在闪光顶锻完毕,保持一定压力,使得焊件保持良好的连接状态,不易于变形;推瘤阶段指焊件还在塑性的情况下,将多余的焊瘤推掉。这两个阶段对形成优质的焊接接头是非常有用的,是对焊操作不可缺少的环节。 随着计算机和测试技术的发展,在闪光焊工艺和设备方面也得到了应用和发展。表现在以下五个方面。

(1)在工件的送进控制上,由最早的手动杠杆、电动凸轮逐渐过渡到液压系统控制,再到先进的电液比例(伺服)阀的控制;

(2)在控制电压的方式上,由搭片式、插刀式的级数转换器,发展到现在的大功率晶闸管控制,逆变式控制。

(3)在闪光焊接的供电波形上,由传统的单相交流,发展到三相次级整流,T型变压器三相变两相等,而且还出现了程序控制降低电压闪光焊、脉动闪光焊、矩形波闪光焊等新方法。

(4)在过程控制上,由单板机,单片机控制,发展到PLC控制,再发展到了上位机与下位机结合的双CPU控制,CAN网络控制。

(5)从低频采集数据到高频采集数据,为在线质量检测可靠性提供了前提条件,焊接质量管理体系日趋完善。

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