专利名称：电阻焊熔核质量控制方法
技术领域：
本发明涉及一种电阻焊焊接参数设定法，特别涉及一种电阻焊熔核质量控制方 法。
背景技术：
目前，传统的电阻焊熔核形成过程是通过调整焊接时间t，焊接电流i (使用可控 硅控制电流的单相，三相电阻焊，电流通过调整可控硅触发角调整大小，使用IGBT逆变控 制器控制电流的电阻焊通过调整占空比控制焊接电流大小)，焊接压力P，达到控制形成焊 接熔核的目的(焊接频率f固定不变)；传统方法在总焊接热量Q —定时，即i，t，ρ —定， 电流i决定了焊接电流波形唯一性，只要焊接电流设定后(可控硅触发角设定后或IGBT占 空比设定后)，输出焊接电流波形固定不变，这样当施焊材料成份发生变化、电网发生波动、 压力发生改变时，则难以形成焊核或发生飞溅，极易造成熔深改变或焊缝过热，降低焊接质 量。在实施中，由于传统的焊接参数设定方法对一些特殊工艺，如点焊热成型钢，高速 缝焊钢桶时，调整焊机相当困难，使得焊机对施焊材料成份的变化、电网的波动、压力的变 化敏感性较大，极易造成焊点不良；为了减少焊点的不良率，一般是增加焊接热量，这极易 造成工件过烧，产生飞溅，直接影响焊接工件内在品质及外观品质。因此，特别对一些较特殊的焊接材料及工艺，提供一种操作简便、效果显著的电阻 焊熔核质量控制方法，是该领域技术人员应着手解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种工艺简单、设计合理、性能可靠、 效果显著、应用简便的电阻焊熔核质量控制方法。为实现上述目的本发明所采用的技术方案是一种电阻焊熔核质量控制方法，其 特征在于实施步骤如下将三相电源接入控制器，经限流电阻整流二极管及全波半控整流电路整流、电容 器滤波控制电路，将交流电变为直流电；再将直流电输入由IGBT组成的H桥回路中，在主控 制电路的控制下从U. V端输出正负半波交替变化的交流电；进行以下焊接参数的设定(1)焊接时间t，⑵焊接电流i，(3)熔核系数c，(4)焊接压力p，(5)焊接频率f;所述熔核系数C定义C= (tl_tO)/tl，范围0-50% ；tl 一个变化周期所占用的时间；范围0. 1毫秒到500毫秒；t0 一个变化周期IGBT工作所占用的时间；范围0. 1毫秒到500毫秒；
焊接频率f = l/2tl 范围 1-5000HZ ；根据公式Q = I2RT, C = (tl-tO)/tl，热量一定时，熔核系数c改变；峰值电流(i峰)与有效值电流(i有效)的关系i 有效=K*i 峰 * V (1-c)，k为修正系数0. 5 < K < 1，通过初级电流互感器及次级电流检测反馈获得；在进行电阻焊，用双独立参数i与c精确控制每一个焊接加热周期2tl电流输出 波形；当总焊接热量Q不变时，即i，t，ρ —定，通过调整熔核系数c至0-50%，此时焊接电 流波形表现为峰值电流(i峰)增大，通电时间(to)减短；峰值电流增大时即容易形成焊 核，通电时间(to)减短则降低产生飞溅的可能性。熔核系数c改变是通过在tl时间内，经DSP发出指令，通过IGBT栅极驱动电路， 控制IGBT以5KHZ或10KHZ脉宽调制方式，在t0时间内IGBT工作，tl-tO时间IGBT不工 作，参见图1(在实际应用过程中，发现当c = 0-50%，对焊接质量具有良好的作用。本发明的有益效果是该方法对一些较特殊的焊接材料及工艺在总焊接热量不变 时，由于增加一个焊接参数(熔核系数c)，根本上改变了焊接电流波形，提高了焊接峰值电 流增加了焊核的深度，减少通电时间防止了飞溅，降低了焊机对材料成份的变化、电网的波 动、压力的变化敏感性，较容易通过调整熔核系数c获得长时间稳定的焊接质量，有效降低 了不良率；同时有效地提高了调整电阻焊机的效率。
图1是本发明电阻焊控制器电流输出波形示意图；图2是传统电阻焊控制器电流输出波形示意图；图3是本发明熔深控制法电气原理图；应用范围控制器输出1-5000赫兹。
具体实施例方式以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式
、结构、特征详述 如下如图3所示，一种电阻焊熔核质量控制方法，具体实施步骤如下将三相电源接入控制器，首先经限流电阻R(165_330欧，100瓦)整流二极管 D(2. 5安，1200伏)，以小电流给电容充电到200伏-250伏，再切换给全波半控整流电路将 交流整流为脉动直流(由50-3000安培的可控硅SCR及整流二极管D组成的电路)，由电 容器组滤波(多个电容器串并联)，然后输入由50-3000安培IGBT组成的H桥回路中，指 令按以DSP为核心的主控制电路经栅极驱动电路驱动IGBT，从U. V端输出正负半波交替变 化的交流电(其中电流大小i，焊接时间t，焊接频率f，熔核系数c每一个参数经编程器设 定)，本发明的核心点是引入熔核系数c，双独立参数精确控制每一个焊接加热周期电流输 出波形，当c在0-50%变化时提高了焊接峰值电流从而增加了形成焊核的可能性，且减少 通电时间防止了飞溅，提高了焊接熔核质量；本发明电阻焊控制器输出波形参见图1。从而 降低了焊机对施焊材料成份的变化、电网的波动、压力的变化敏感性，从而通过调整熔核系 数c控制焊接熔核质量。电气原理说明
(1)输入电源由单相.三相110V-440V电网输入。(2)桥式全波半控整流电路由可控硅及整流二极管组成，电流50-3000安，耐压 1200-2000伏，功能是把交流变成脉动直流。(3)滤波电路由多只耐压400-475伏，容量330-10000微法的电容器串并联组 成，功能是把脉动直流电压变为稳定直流电压。(4)逆变电路由IGBT组成的H桥电路，IGBT耐压1200-2000伏，电流50-2000 安，功能是将直流电经IGBT按脉宽调制模式从U，V端输出可变波形，可变频率的交流电。(5)电源及IGBT驱动电路产生控制器件工作的+5V，士 15V，+24V电源，控制IGBT 开通关断及IGBT故障时保护信号以及控制可控硅充电的触发信号。(6)主控电路以DSP(数字信号处理器)为核心组成的程序控制电路，通过数字 输入输出控制电路，模拟运算放大电路来控制焊接电流，焊接时间，电流波形，输入输出信 号。(7)初次极电流检测由电流互感器组成，通过检测输出电流的大小及变化量反 馈给主控电路达到控制高精度的输出电流(误差2% )。(8)编程器将焊接数据输入给控制器的人机界面。该熔核质量控制法焊接参数设定方式(1)焊接时间t，(2)焊接电流i，(3)熔核系数C，(4)焊接压力p，(5)焊接频率f (可改变)；在总焊接热量Q —定时，即i，t，p —定，改变熔核系数C，焊接电流波形改变，焊接 峰值电流增大，容易形成熔核，通电时间减短防止飞溅产生；具体说明熔核质量控制法熔核系数C定义C = (tl_tO)/tl，理论设定范围0-90% ；tl 一个变化周期所占用的时间；范围0. 1毫秒到500毫秒见图1 ；t0 一个周期内通电所占用的时间；范围0. 1毫秒到500毫秒见图1 ；焊接频率f=l/2tl 范围 1-5000HZ。熔核质量控制法峰值电流(i峰)与有效值电流(i有效)的关系；根据公式Q = I2RT, C = (tl_tO)/tl，热量一定时c改变；i有效=K*i峰* V (1-c)，其中V (1-c)表示为(1-c)的平方根；k为修正系数 (0. 5 ^ K < 1)通过初级电流互感器及次级电流检测反馈获得。图 1 :C 的取值范围 0-50% ；Cl = 0. 35，C2 = 0. 20，C3 = 0。应用实例在高速缝焊钢桶生产中，在总热量固定不变时(焊接电流有效值不变)。利用本发 明方法，设定i有效=14500安培(i峰=18600安培)，K = 0. 97 ；tl = 10毫秒，较佳熔核 系数c = 35%，(范围0-50% )，压力0. 3mpa ；连续焊观00个桶未发生泄漏及飞溅，焊接质
量全部合格。而利用传统方法，设定i有效=14500安培(i峰=15000安培)，tl = 10毫秒，压力0. 3mpa ；连续焊980个桶，漏压7个。传统电阻焊控制器电流输出波形参见图2。通过以上对比，本发明电阻焊熔核质量控制方法的应用效果非常显著。上述参照实施例对电阻焊熔核质量控制方法进行的详细描述，是说明性的而不是 限定性的；因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种电阻焊熔核质量控制方法，其特征在于实施步骤如下将三相电源接入控制器，经限流电阻整流二极管及全波半控整流电路整流、电容器滤 波控制电路，将交流电变为直流电；再将直流电输入由IGBT组成的H桥回路中，在主控制电 路的控制下从U. V端输出正负半波交替变化的交流电；进行以下焊接参数的设定(1)焊接时间t，(2)焊接电流i，(3)熔核系数c，(4)焊接压力P，(5)焊接频率f；所述熔核系数C定义C= (tl-t0)/tl，范围0-50% ；tl 一个变化周期所占用的时间；范围0. 1毫秒到500毫秒；t0 一个变化周期IGBT工作所占用的时间；范围0. 1毫秒到500毫秒；焊接频率f = l/2tl 范围1-5000HZ ；根据公式Q = I2RT, C = (tl-t0)/tl，热量一定时，熔核系数c改变； 峰值电流(i峰)与有效值电流(i有效)的关系 i 有效=K*i 峰 * V (1-c)，k为修正系数0. 5 < K < 1，通过初级电流互感器及次级电流检测反馈获得； 在进行电阻焊，用双独立参数i与c精确控制每一个焊接加热周期2tl电流输出波形； 当总焊接热量Q不变时，即i，t，p —定，通过调整熔核系数c至0-50%，此时焊接电流波形 表现为峰值电流(i峰)增大，通电时间(to)减短；峰值电流增大时即容易形成焊核，通电 时间(to)减短则降低产生飞溅。
全文摘要
本发明涉及一种电阻焊熔核质量控制方法，实施步骤如下将三相电源接入控制器，经限流电阻整流二极管及全波半控整流电路整流，电容器滤波经控制电路，将交流电变为直流电，再将直流电输入由IGBT组成的H桥回路中，按主控制电路及程序从U.V端输出正负半波交替变化的交流电。本发明的核心点是在原焊接参数基础上增加一个焊接参数即熔核系数c，每一个焊接加热周期电流输出波形可通过两个独立参数量来精确控制，使焊接电流波形控制方式发生了根本性改变，在焊接过程中降低了焊机调控难度，增大焊核的深度，减少飞溅，降低电阻焊机对材料变化、电网波动、压力变化的敏感性，易于通过调整熔核系数c获得稳定的焊接质量；且有效提高调整电阻焊机的效率。
文档编号B23K11/24GK102107323SQ20101061199
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者聂兰民, 赵继华 申请人:天津商科数控设备有限公司