一种细丝不锈钢对焊机及对焊工艺的制作方法

本发明涉及对焊机技术领域，具体为一种细丝不锈钢对焊机及对焊工艺。

背景技术

不锈钢防割手套在肉食加工行业广泛应用。0.52mm的不锈钢丝对焊接的工艺要求十分苛刻。传统的焊接装置如交流对焊机、电容放电对焊机都是开环系统，焊接工艺参数单一，无法实现对细丝不锈钢的高质量焊接；传统的对焊对不锈钢丝的切口要求严格，不同的切口会有不同的接触状态。对夹具和电极要求严格，这些都会造成接触电阻的差异。接触状态和接触电阻直接影响对焊的效果。即便这些都满足要求，对焊的一致性也很差，因为对焊时接头的动态电阻不同，且无法控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种细丝不锈钢对焊机及对焊工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种细丝不锈钢对焊机,包括焊机本体，所述焊机本体上设有触控屏，所述触控屏下方设置正电极、负电极和启动开关，所述焊机本体内部设有控制电路板，所述控制电路板上设有arm控制器、电压/电流反馈模块、驱动模块、高频逆变器、高频整流器、高频变压器以及pfc，所述arm控制器分别连接触控屏、电压/电流反馈模块、启动开关，所述arm控制器通过驱动模块连接高频逆变器，所述高频逆变器分别连接高频变压器和pfc，所述高频变压器连接高频整流器，所述高频整流器输出焊接电流，所述高频整流器还连接电压/电流反馈模块。

优选的，所述arm控制器上设有i/o口模块、定时计数器模块、adc模块、串口模块以及flash模块，所述i/o口模块连接启动开关，所述定时计数器模块连接全桥zvc时序电路，所述adc模块连接电压/电流反馈模块，所述串口模块连接触控屏。

优选的，所述高频逆变器包括场效应晶体管a、场效应晶体管b、场效应晶体管c和场效应晶体管d，所述场效应晶体管栅极和漏极之间连接电阻a，所述场效应晶体管a栅极分别连接电阻b一端和二极管a正极，所述电阻b另一端连接二极管a负极并连接outut端；所述场效应晶体管a漏极还分别连接变压器初级线圈一端和场效应晶体管b源极，所述场效应晶体管b漏极和栅极之间连接电阻c，所述场效应晶体管b栅极分别连接电阻d一端和二极管b正极，所述电阻d另一端连接二极管b负极并连接outll端；所述场效应晶体管b漏极分别连接场效应晶体管d漏极以及电阻g一端，电阻g另一端分别连接电阻h一端、二极管d正极和场效应晶体管d栅极，所述电阻h另一端连接二极管d负极并连接outlr端，所述场效应晶体管d源极分别连接电阻e一端和场效应晶体管c漏极，所述电阻e另一端分别连接电阻f一端、二极管c正极和场效应晶体管c栅极，所述电阻f另一端连接二极管c负极并连接outur端。

优选的，对焊工艺包括以下步骤：

a、将0.52mm的不锈钢焊丝定长剪切；

b、将不锈钢丝用铜夹加到电极上；

c、将两个不锈钢丝端头对齐；

d、电极上加上特定的压力，使不锈钢丝接头加压对其；

e、对焊机上电，触控屏上显示上次已设定参数，若参数符合要求，则按下启动开关进行焊接；

f、若参数不符合要求，则重新设定参数并对参数进行保存后按下启动开关；

g、触发对焊机输出焊接工艺曲线开始对焊；

h、对焊后，接头在空气中冷却后取出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构原理简单，能够实现对焊工艺曲线控制，可以使不锈钢丝的对焊成型和力学性能达到最优，电流和工艺曲线控制精度高，抗干扰性好。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明控制原理框图；

图3为本发明arm控制器原理图；

图4为本发明高频逆变器电路原理图；

图5为本发明焊机工作流程图；

图6为本发明对焊工艺曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种细丝不锈钢对焊机,包括焊机本体1，所述焊机本体1上设有触控屏2，所述触控屏2下方设置正电极3、负电极4和启动开关5，所述焊机本体1内部设有控制电路板6，所述控制电路板6上设有arm控制器7、电压/电流反馈模块8、驱动模块9、高频逆变器10、高频整流器11、高频变压器12以及pfc13，所述arm控制器7分别连接触控屏2、电压/电流反馈模块8、启动开关5，所述arm控制器7通过驱动模块9连接高频逆变器10，所述高频逆变器10分别连接高频变压器12和pfc13，所述高频变压器12连接高频整流器11，所述高频整流器11输出焊接电流，所述高频整流器11还连接电压/电流反馈模块8；高频变压电器由于输出的电流较大，变压器的副边带中心抽头，所以最少绕两圈，输入403v，输出7.5v，可以算出原边绕54圈。磁芯使用铁氧体材料e28的磁芯；整流器将交流220v的输入变成直流电压；高频逆变器使用全桥拓扑，通过调节占空比来调节输出的电压；高频变压器起到隔离和阻抗变换的作用，将高压小电流的输入特性转变成低压大电流的输出特性；高频整流器将高频交流点变成直流电，为对焊提供能量。高频工作的主电路可以使电流响应速度大于100a/us，该指标为对波形的精密精确控制提供了条件。

传统焊机此处使用整流桥将交流变成直流，用滤波电容减少直流脉动。由于0.52mm的不锈钢丝对能量控制要求苛刻，直流脉动成分会使焊接的能量输出也有脉动，影响焊接质量。所以本发明使用pfc模块有以下目的：将220v交流电变成没有脉动的403v直流电压；对输入220v交流电功率因数校正，提高效率；pfc模块的输入电压为110～264vac，其他大功率用电设备的启停造成的交流电压的突变和扰动也不会影响本焊机的403v直流母线电压，因此提高了系统的稳定性和抗干扰能力。

本发明中，arm控制器7上设有i/o口模块14、定时计数器模块15、adc模块16、串口模块17以及flash模块19，所述i/o口模块14连接启动开关5，所述定时计数器模块15连接全桥zvc时序电路18，所述adc模块16连接电压/电流反馈模块8，所述串口模块17连接触控屏2。adc模块完成反馈电压电流的采样；定时计数模块完成全桥zvs软开关时序的控制；串口完成和触控屏数据的通信。io模块口识别触发信号的输入。flash模块存储工艺数据。

本发明中，高频逆变器10包括场效应晶体管a1c、场效应晶体管b2c、场效应晶体管c3c和场效应晶体管d4c，所述场效应晶体管a1c栅极和漏极之间连接电阻a1a，所述场效应晶体管a1c栅极分别连接电阻b2a一端和二极管a1b正极，所述电阻b2a另一端连接二极管a1b负极并连接outut端；所述场效应晶体管a1c漏极还分别连接变压器20初级线圈一端和场效应晶体管b2c源极，所述场效应晶体管b2c漏极和栅极之间连接电阻c3a，所述场效应晶体管b2c栅极分别连接电阻d4a一端和二极管b2b正极，所述电阻d4a另一端连接二极管b2b负极并连接outll端；所述场效应晶体管b2c漏极分别连接场效应晶体管d4c漏极以及电阻g7a一端，电阻g7a另一端分别连接电阻h8a一端、二极管d4b正极和场效应晶体管d4c栅极，所述电阻h8a另一端连接二极管d4b负极并连接outlr端，所述场效应晶体管d4c源极分别连接电阻e5a一端和场效应晶体管c3c漏极，所述电阻e5a另一端分别连接电阻f6a一端、二极管c3b正极和场效应晶体管c3c栅极，所述电阻f6a另一端连接二极管c3b负极并连接outur端。

高频逆变器使用全桥逆变拓扑，zvs软开关控制时序；outur和outul为上桥臂两个开关管，占比固定为50％。outlr和outll为下桥臂两个开关管，占空比可调。传统的全桥逆变使用硬开关控制时序，开关损耗、尖峰和干扰都很大。这些开关的尖峰会使焊机的电压电流反馈采样有较大误差，从而影响焊机输出工艺的精确控制。所以本发明使用zvs软开关的技术来避免因开关尖峰引起的电压电流反馈采样的误差。

本发明的对焊工艺包括以下步骤：

a、将0.52mm的不锈钢焊丝定长剪切；

b、将不锈钢丝用铜夹加到电极上；

c、将两个不锈钢丝端头对齐；

d、电极上加上特定的压力，使不锈钢丝接头加压对其；

e、对焊机上电，触控屏上显示上次已设定参数，若参数符合要求，则按下启动开关进行焊接；

f、若参数不符合要求，则重新设定参数并对参数进行保存后按下启动开关；

g、触发对焊机输出焊接工艺曲线开始对焊；

h、对焊后，接头在空气中冷却后取出。

对焊的工艺参数由触控屏输入，设置的参数包括电流i和时间t。arm控制器采集输出的瞬时电压和电流，然后计算出电压和电流的真有效值。在焊接过程中，精确地测量出焊接电流的有效值，对于输出电流精确控制及焊接质量的监控非常关键(大多的焊接使用平均电流控制，此处使用真有效值电流控制)。触屏给出的电流作为给定，计算的真有效值作为反馈，然后进入真有效值电流闭环计算得出pwm输出的占空比d。当有触发信号时，输出闭环控制的电流和对应的时间，从而完成点焊工艺曲线的控制。

对焊工艺曲线如图6所示，其中tr为电流上升时间，此阶段随着电流的上升，接头处开始发热塑性变形，接头的接触面变大，接触电阻减小。此段工艺可以减小接触状态对焊接质量的影响。若不加此段工艺，对焊的一致性差，成品率低；t1为焊接时间，i1为焊接电流。此段工艺使接头温度快速上升，使接头熔焊。该工艺参数偏大时(i过大或t过长)会使接头在空气中过烧而发黑，参数偏小时无法熔焊；t2为保温电流，i2为保温时间。此段工艺使接头温度保持在一定温度(850-1050℃)保温一定时间(5-50ms)使接头间原子充分的扩散，提高接头质量。

综上所述，本发明结构原理简单，能够实现对焊工艺曲线控制，可以使不锈钢丝的对焊成型和力学性能达到最优，电流和工艺曲线控制精度高，抗干扰性好。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。