《焊接电源》课程讲义第1章绪论.ppt

焊接电源课程讲义,华中科技大学材料学院连接与电子封装中心,第一章 绪论,1.1 弧焊电源概述1.2 弧焊电源的分类、特点及应用1.3 弧焊电源的发展1.4 本课程的目的和主要内容,本章的重点与难点：重点掌握弧焊电源的概念、分类和特点。,2,第一章 绪论,焊接（welding）的概念 通过适当的手段，使分离的物体（同种或异种材料）产生原子（或分子）间结合而成为一体的连接方法。焊接一般特点 采用加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料 局部加热熔化，产生各种物理与化学变化 材料间产生原子或分子之间的结合 形成的接头一般是永久性的、不可拆卸的,1.1 弧焊电源概述,3,常用焊接方法介绍熔化焊 Fusion welding 电弧焊 Arc Welding 激光焊 Laser welding 电子束焊 Electron Beam Welding压力焊 Pressure Welding 电阻焊 Resistance welding 摩擦焊 Friction Welding 搅拌摩擦焊 FSW 扩散焊 Diffusion Welding钎焊 Brazing/Soldering,其中，应用最广泛的是电弧焊工艺,电弧焊是采用电极与工件之间燃烧的电弧作为热源来加热熔化工件进行焊接的。,第一章 绪论,4,埋弧自动焊,焊条电弧焊,熔化极气体保护电弧焊,常用的电弧焊方法及设备,第一章 绪论,5,焊接设备不同的焊接方法需要相应的焊接设备电弧焊设备：电源 焊枪 送丝机 气路和水路激光焊设备：激光器电子束焊设备 电子束发生器 真空室钎焊和扩散焊 加热炉,第一章 绪论,6,第一章 绪论,7,弧焊电源是电弧焊机中的核心部分：供给电弧能量（提供电流电压），并具有适于电弧焊工艺电气特性的设备或者装置。,弧焊电源的主要作用 提供电弧燃烧的能量 保证电弧稳定燃烧 调节电弧能量,电焊机：供完成各种焊接工艺操作的专用设备。包括电源，控制箱，焊接小车，送丝机，焊炬等。,没有先进的弧焊电源，不可能实现先进的弧焊工艺,不同的电弧焊方法需要不同的电弧焊机。,电源技术广泛应用，几乎任何设备都要使用电源(power source)。任何电源都可以简化成下图：,第一章 绪论,8,电源工作过程中可调参数只有两个：E 和 r0,调节E和r0使Uy和Iy发生变化，适应负载变化的要求。因此，从本质上讲，电源分为两类：,调节 r0的-如弧焊变压器，多数机械调节式弧焊电源,调节E的-如弧焊逆变器，部分弧焊整流器，电子控制式弧焊电源,第一章 绪论,9,弧焊电源是一种特殊的电源。弧焊电源技术和许多电源技术是相通的。它的负载是焊接电弧。它的任务是保证电弧引燃和稳定燃烧。,第一章 绪论,10,第一章 绪论,11,弧焊电源的分类方法按输出电流种类分类：直流、交流、脉冲等弧焊电源按关键器件分类：弧焊变压器、整流器、逆变器等按输出特性分类：平特性、缓降特性、恒流特性等按用于不同焊接方法分类：焊条电弧焊电源、埋弧焊电源等,1.2 弧焊电源的分类、特点及应用,机械调节式,单相整流式脉冲弧焊电源滑动调节式弧焊整流器抽头式弧焊整流器动铁式弧焊整流器动绕组式弧焊整流器抽头式弧焊变压器动铁式弧焊变压器动绕组式弧焊变压器,柴油汽油内燃机驱动式弧焊发电机电动式弧焊发电机磁放大器式脉冲弧焊电源磁放大器式弧焊整流器串联饱和电抗器式弧焊电源,电子控制式,电磁控制式,移相式,磁放大器式脉冲弧焊电源串联饱和电抗器式弧焊电源,模拟式,模拟式晶体管脉冲弧焊电源模拟式晶体管弧焊电源,开关式,逆变式晶闸管矩形波交流弧焊电源数字开关式晶闸管矩形波交流弧焊电源开关式电力电子器件脉冲弧焊电源开关式电力电子器件弧焊电源,逆变式,IGBT式弧焊逆变器场效应管式弧焊逆变器晶体管式弧焊逆变器晶闸管式弧焊逆变器,数字式,单片机控制式数字化弧焊电源DSP控制式数字化弧焊电源,红色(亮红灯)淘汰或即将淘汰或无应用意义黑色维持状态，仍有应用价值浅绿有一定的发展前途绿色很有发展前途,整流式,第一章 绪论,12,常用的弧焊电源分类,第一章 绪论,13,常用的弧焊电源特点及其应用,第一章 绪论,14,机械调节型电源的主要电气特性如外特性，是由其结构所决定的。电源输出参数的调节也是靠机械装置进行调节的，如动铁芯、动绕组的移动等。该类电源具有结构简单、易造易修、成本低、效率高等优点，但调节不灵活、不精细，电源比较笨重，耗材多。电磁控制型弧焊电源包括磁放大式弧焊整流器和直流弧焊发电机。此类电源耗材耗电多，电磁惯性很大，动态特性差，一般属于淘汰产品。用柴油机或汽油机代替电动机的直流弧焊发电机可以用于没有电源的野外施工，使其还拥有一定的市场。电子控制型弧焊电源控制灵活，系统响应速度快。耗材少、节约电能，可用于各种弧焊方法。,第一章 绪论,15,1.3 弧焊电源的发展,第一章 绪论,16,现代弧焊电源与传统弧焊电源的区别：,应用了电力电子可控器件电子控制技术、数字控制技术代替了机械、电磁控制技术精确控制代替了粗糙控制模块化、集成化、多功能化，一机多用智能化（“傻瓜”化）降低了对操作者的要求外观仪器化、美观，便携抗噪性降低，对维修人员技术水平要求高,逆变技术、计算机技术、遥控技术、智能控制技术、远程通讯技术、远程监控技术得到广泛应用,现代弧焊电源：应用了现代科学技术的弧焊电源。,逆变弧焊电源；数字化弧焊电源,第一章 绪论,17,焊机调节 人机对话系统 焊接工艺参数数据库（柔性化）一元化调节,现代弧焊电源控制的趋势：精确化、柔性化、智能化,数字化弧焊电源控制面板,第一章 绪论,18,焊机控制 精确控制（引弧、收弧）（精确化）动态电弧控制（波形控制等）协同控制（熔滴过渡、弧长控制等）,焊后 焊接工艺参数记录,（智能化）,无飞溅引弧控制,双脉冲电弧控制,数字化MIG/MAG电源,波形控制,参数记录,第一章 绪论,19,控制原理与方法：PID 控制；模糊控制；专家系统 开环控制；闭环控制 变结构控制：变给定参数；变结构参数；变电路结构,控制技术：模拟电子技术；数字电子技术；数字模拟仿真技术 微机控制技术；单片机控制技术 数字信号处理器（DSP）控制 技术（数字化电源）,第一章 绪论,20,学习焊接电弧的主要电气特性和弧焊工艺对弧焊电源的要求；学习弧焊电源的基本理论和基本电气特性；学习电子控制弧焊电源的基础知识和控制理论和技术；系统学习弧焊变压器、晶闸管弧焊整流器、弧焊逆变器的基本原理、结构特点、电气性能特点；了解弧焊电源的数字控制技术；学习弧焊电源的选择、安装和安全使用等。,1.4 本课程的目的和主要内容,第一章 绪论,21,本课程推荐参考书,教材现代弧焊电源及其控制胡绳荪 主编，机械工业出版社，20061弧焊电源及其数字化控制黄石生主编，机械工业出版社，20062弧焊电源（第3版）郑宜庭，黄石生合编，机械工业出版社，20033弧焊整流电源及其控制何方殿主编，机械工业出版社，19834电子控制的弧焊电源黄石生主编，机械工业出版社，19915电力电子学电力电子变换和控制技术（第3版）陈坚，康勇主编，高等教育出版社，20116电工学（第六版）上、下册秦曾煌主编，高等教育出版社，2004,22,课程学习规定,课堂教学纪律：学生必须上课，有事须请假，请假条经辅导员批准签字后教任课教师备案。一次点名未到（未请假）即取消考试资格。大作业：课程结束后完成一篇关于弧焊电源研究的文献综述（题目、作者信息、摘要、引言、主题1、主题2。结论、致谢、参考文献），字数在5000字以上；成绩占30%。考试：开卷考试；成绩占70%。,23,