焊接設備

焊接設備實現(xiàn)焊接工藝所需要的裝備。焊接設備包括焊機、焊接工藝裝備和焊接輔助器具。包括焊接能源設備、焊接機頭和焊接控制系統(tǒng)。

中文名：焊接設備，外文名：Welding Equipment，學科：冶金學。技術要求工作特性穩(wěn)定等選用原則根據(jù)被焊結構的技術要求等選擇相關標準《電弧焊機通用技術條件》等。

發(fā)展情況

其實，從今年各類展會上可以發(fā)現(xiàn)國外焊接設備現(xiàn)階段的幾個特點：高精度、高質(zhì)量、高可靠性，數(shù)字化、智能化控制、大型化、集成化以及多功能化。

國內(nèi)無論從產(chǎn)量構成還是技術發(fā)展方向上看，正在向高效、自動化、智能型、節(jié)能、環(huán)保型的焊接方向上發(fā)展。

弧焊設備屬于量大面廣的產(chǎn)品，種類多、規(guī)格全，正逐步接近國際水平，高效、節(jié)能、省材、降耗的產(chǎn)品市場份額將進一步擴大。需順應市場要求，調(diào)整產(chǎn)品結構、提高產(chǎn)品檔次，宜大力發(fā)展逆變式焊接電源和自動、半自動焊機尤其是高效節(jié)能的二氧化碳焊機。

電阻焊技術則以中、大功率為主要研究內(nèi)容及發(fā)展方向。電阻焊微機控制質(zhì)量監(jiān)控、逆變電阻焊技術、智能化及專家系統(tǒng)、柔性化電阻焊成套設備、阻焊機器人等是重要的研究內(nèi)容和專業(yè)生產(chǎn)方向。專門適用于鍍層材料、鋁合金材料焊接要求，以及精密零件焊接的電阻焊機的研制更引人重視。

測試技術和測試設備的發(fā)展，將有利于促進企業(yè)工藝和技術水平的提高。

電磁兼容技術將在焊接設備中得到推廣應用。電磁污染已被確定為第五大環(huán)境污染源，電磁環(huán)境問題日益突出，焊接設備產(chǎn)業(yè)急需低能耗、綠色環(huán)保產(chǎn)品。

國家強制性標準“電磁兼容性要求”以及“焊接設備的電磁場對操作人員造成傷害的評估”基于對操作人員影響的焊接設備的評價準則等電磁兼容方面的標準正在制訂當中，頒布實施后將改變國產(chǎn)產(chǎn)品因檢測指標不全而無法大規(guī)模走向國際市場的局面。

自動化焊接技術及設備正以前所未有的速度發(fā)展。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國家大型基礎工程的發(fā)展和國內(nèi)汽車工業(yè)的崛起，都有力地促進了先進焊接工藝特別是焊接自動化技術的發(fā)展與進步。焊接機器人及智能型焊接也會在特定領域適當發(fā)展，應用廣泛。

成套、專用焊接設備的需求量將不斷增大，應用范圍更廣泛，對其技術性能要求越來越高，滿足高效新工藝的設備更為成熟與普及。國內(nèi)成套焊接設備制造企業(yè)還要在企業(yè)質(zhì)量管理、各種基礎件、配套件的選用方面下功夫，爭取在專用、成套焊接設備方面取得新的突破。

焊接原理分類

焊接設備的主要類型有電焊機、火焰焊設備和其他焊接設備。其中主要是電焊機，它包括如下幾種：

(1)電弧焊機，它又分為手工弧焊機（弧焊變壓器、弧焊整流器和弧焊發(fā)電機）、埋弧焊機和氣體保護弧焊機（不熔化極氣體保護焊機和熔化極氣體保護焊機）。

(2)電阻焊機，它分為點焊機、凸焊機、縫焊機和對焊機。

(3)其他電焊機，如電渣焊機、等離子弧焊機、高頻焊機、電子束焊機、光束焊機、超聲波焊機、摩擦焊機、冷壓焊機、釬焊機等。

1、手弧焊設備

手弧焊使用的設備簡單、方法簡便靈活、適應性強，但對焊工操作要求高。手弧焊適用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅及銅合金等金屬材料的焊接。

2、埋弧焊設備

埋弧焊設備由焊接電源、埋弧焊機和輔助設備構成。其電源可以用交流、直流或交直流并用。埋弧焊機分為自動焊機和半自動焊機兩大類。

1. 半自動埋弧焊機。

2. 自動埋弧焊機。　

3、CO2氣體保護焊設備

半自動CO2氣體保護焊設備主要由焊接電源、供氣系統(tǒng)、送絲機構和焊槍等組成。　　

4、惰性氣體保護焊設備

手工惰性氣體保護焊設備包括焊槍、焊接電源與控制裝置、供氣和供水系統(tǒng)四大部分。

5、等離子弧焊設備

等離子弧焊設備主要包括焊接電源、控制系統(tǒng)、焊槍、氣路系統(tǒng)和水路系統(tǒng)。

6、熱熔電阻焊接設備

原理為高壓低電流使焊接點融化達到焊接效果，有通電時間短，生產(chǎn)效率高，焊接質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。

7、超聲波焊接設備

超聲波焊接設備主要包括超聲波塑料焊接機和超聲波金屬焊接機。

技術要求

所有在工業(yè)生產(chǎn)條件下使用的焊接設備均應滿足下列基本要求：

1)所有弧焊設備和電阻焊設備，必須相應符合GB15579-1995《弧焊設備安全要求中第1部分——焊接電源》和GB15578-1995《電阻焊機的安全要求》標準的規(guī)定，并通過國家技術監(jiān)督局推行的低壓電器3C強制性認證。

2)應堅固耐用，工作特性穩(wěn)定，可靠性好。

3)焊機的各項技術特性指標，應符合機械工業(yè)行業(yè)標準的相應規(guī)定，并滿足所使用的焊接工藝的要求。

4)焊接參數(shù)調(diào)節(jié)方便、直觀，并能在長時間的焊接過程中保持穩(wěn)定。

5)對工業(yè)電網(wǎng)的波動，具有較好的補償能力。

6)經(jīng)濟、實用、便于維修保養(yǎng)。

7)在正常使用和正確維護的條件下，工作壽命應在10年以上。

選用原則

焊接設備的選用是制定焊接工藝的一項重要內(nèi)容，涉及的因素很多，但應注意以下幾個方面的因素。

1、被焊結構的技術要求

被焊結構的技術要求包括被焊結構的材料特性、結構特點、尺寸、精度要求和結構的使用條件等。

如果焊接結構材料為普通低碳鋼，選用弧焊變壓器即可；如果焊接結構要求較高，并且要求低氫型焊條焊接，則要選用直流弧焊機。

如果是厚大件焊接，則可使用電渣焊機；如果是棒材對接，可選用冷壓焊機和電阻對焊機。對活性金屬或合金、耐熱合金和耐腐蝕合金，根據(jù)具體情況，可選用惰性氣體保護焊機、等離子弧焊機、電子束焊機等。

對于大批量結構形式和尺寸固定的焊接結構，可以選用專用焊機。

2、實際使用情況

不同的焊接設備，可以焊接同一焊件，這就要根據(jù)實際使用情況，選擇較為合適的焊接設備。

如在野外焊接時缺泛電源和氣源，則只能選擇柴（汽）油直流弧焊發(fā)電機等弧焊發(fā)電機作為焊接設備。

對焊后不允許再加工或熱處理的精密焊件，應選用能量集中、不需添加填充金屬材料、熱影響區(qū)較少、精密度高的電子束焊機。

3、經(jīng)濟效益

焊接時，焊接設備的能源消耗是相當可觀的。選用焊接設備時，應考慮在滿足工藝要求的前提下，盡可能選用耗電少、功率因素高的焊接設備。

焊接能源設備

用于提供焊接所需的能量。常用的是各種弧焊電源，也稱電焊機。它的空載電壓為60～100伏，工作電壓為25～45伏特，輸出電流為50～1000安。手工電弧焊時，弧長常發(fā)生變化，引起焊接電壓變化。為使焊接電流穩(wěn)定，所用弧焊電源的外特性應是陡降的，即隨著輸出電壓的變化，輸出電流的變化應很小。熔化極氣體保護電弧焊和埋弧焊可采用平特性電源，它的輸出電壓在電流變化時變化很小。弧焊電源一般有弧焊變壓器、直流弧焊發(fā)電機和弧焊整流器。弧焊變壓器提供的是交流電，應用較廣。

直流弧焊發(fā)電機提供直流電，制造較復雜，消耗材料較多且效率較低，有漸被弧焊整流器取代的趨勢。弧焊整流器是20世紀50年代發(fā)展起來的直流弧焊電源，采用硅二極管或可控硅作整流器。60年代出現(xiàn)的用大功率晶體管組成的晶體管式弧焊電源，能獲得較高的控制精度和優(yōu)良的性能，但成本較高。電阻焊的焊接能源設備中較簡單的是電阻焊變壓器，空載電壓范圍為1～36伏，電流從幾千到幾萬安。配用這種焊接能源設備的焊機稱為交流電阻焊機。其他還有低頻電阻焊機、直流脈沖電阻焊機、電容儲能電阻焊機和次級整流電阻焊機。

1、焊接機頭

它的作用是將焊接能源設備輸出的能量轉(zhuǎn)換成焊接熱，并不斷送進焊接材料，同時機頭自身向前移動，實現(xiàn)焊接。手工電弧焊用的電焊鉗，隨電焊條的熔化，須不斷手動向下送進電焊條，并向前移動形成焊縫。自動焊機有自動送進焊絲機構，并有機頭行走機構使機頭向前移動。常用的有小車式和懸掛式機頭兩種。電阻點焊和凸焊的焊接機頭是電極及其加壓機構，用以對工件施加壓力和通電。縫焊另有傳動機構，以帶動工件移動。對焊時需要有靜、動夾具和夾具夾緊機構，以及移動夾具和頂鍛機構。

2、焊接控制系統(tǒng)

它的作用是控制整個焊接過程，包括控制焊接程序和焊接規(guī)范參數(shù)。一般的交流弧焊機沒有控制系統(tǒng)。高效或精密焊機用電子電路、數(shù)字電路和微處理機控制。

3、焊接裝備

完成焊接操作的輔助設備，包括保證焊件尺寸、防止焊接變形的焊接夾具；焊接小型工件用的焊接工作臺；將工件回轉(zhuǎn)或傾斜，使焊件接頭處于水平或船形位置的焊接變位機；將工件繞水平軸翻轉(zhuǎn)的焊接翻轉(zhuǎn)機；將焊件繞垂直軸作水平回轉(zhuǎn)的焊接回轉(zhuǎn)臺；帶動圓筒形或錐形工件旋轉(zhuǎn)的焊接滾輪架；以及焊接大型工件時，帶動操作者升降的焊工升降臺。

系統(tǒng)結構特點

1、機械裝置

點焊機系統(tǒng)由機械裝置、供電裝置、控制裝置三大部分組成。點焊機為了適應焊接工藝要求，加壓機構（焊鉗）采用了雙行程快速氣壓傳動機構，通過切換行程控制手柄改變焊鉗開口度，可分為大開和小開來滿足焊接操作要求。通常狀態(tài)為焊鉗短行程張開，當把控制按鈕切換到“通電”位置,扣動手柄開關則焊鉗夾緊加壓，同時電流在控制系統(tǒng)控制下完成一個焊接周期后恢復到短行程張開狀態(tài)。　

2、供電裝置　　　

主電力電路由電阻焊變壓器、可控硅單元、主電力開關、焊接回路等組成。目前，我們采用的焊接設備是功率200kVA、次級輸出電壓20V--40V的單相工頻交流電阻焊機。由于多種車型共線生產(chǎn)，焊鉗要焊接高強度鋼板和低碳鋼薄板，焊鉗槍臂要傳遞較大的機械力和焊接電流，因此焊鉗的強度、剛度、發(fā)熱要滿足一定要求，并且要具有良好的導電和導熱性，同時要求焊鉗采用通水冷卻，所以選擇焊鉗電極臂能夠承受400kg壓力的新型焊鉗。

3、控制裝置

控制裝置主要提供信號控制電阻焊機動作接通和切斷焊接電流，控制焊接電流值，進行故障監(jiān)測和處理。

通用標準

在我國，通用焊接設備的設計與制造已有較長的歷史，并已頒布實施了一系列有關的國家標準和行業(yè)標準，對促進通用焊接設備制造業(yè)的發(fā)展和保證焊接設備的質(zhì)量和安全可靠起到了重要的作用。我國現(xiàn)行的有關通用焊接設備的國家標準和行業(yè)標準最主要的標準有GB/T8118-1995《電弧焊機通用技術條件》；GB15578-1995《電阻焊機的安全要求》，GBl5579-1995《弧焊設備安全要求第1部分焊接電源》。