�(shù)字化焊機是由DSP,ARM等嵌入式微處理器控制的焊�,無論是用戶操作界面還是其核心控制電路既電流�(diào)節(jié)�PWM�(chǎn)生都是由�處理�直接完成��
�(shù)字化焊機是采用電腦芯片控制的焊機。它在焊接性能方面有了�(zhì)的提高,主要原因是:焊接是一個非常復雜的加工過程,不同的焊接材料、不同的焊絲直徑、不同的保護氣體、不同的焊接電流、不同的焊接�(jié)�(gòu)、不同的焊接位置、不同的焊接接頭都有不同的焊接技術和工藝,對焊機的動�(tài)特性和靜態(tài)特性要求都不一樣,所以理想的焊接設備應該根據(jù)不同的焊接場合選用不同的特性和控制方式。常�(guī)焊機的控制是通過一套電路來實現(xiàn)�,無法根�(jù)不同的焊接情況變換不同的控制模型,所以這樣一套控制模型很難滿足所有的焊接場合,這就是因為它的控制模型無法變化的原因。采用數(shù)字化技術后,焊機具有了智能化功�,它能根�(jù)不同的焊接場合自動從專家�(shù)�(jù)庫中選則焊接程序,實�(xiàn)焊接。比如太原星云的NEBULA系列焊機具有100多套專家�(shù)�(jù)�,用戶使用時只需輸入工件件材�(zhì)和工件板后就可以�,焊機自動從100多套專家�(shù)�(jù)庫中�(diào)用控制模�,無需用戶設置細節(jié)參數(shù)。NEBULA系列焊機采用世界上的專家�(shù)�(jù)庫,涵蓋各種碳鋼、鋁及鋁合金、不銹鋼、銅合金�13種材�,焊接性能居世界先進水平�
1� 安全節(jié)� 焊機具有LVO功能,能有效節(jié)約電�,避免空載電壓電擊傷�,符合歐洲危險場合作�(yè)安全要求�
2� �(wǎng)絡和自動化焊� 隨著�(wǎng)絡和自動化技術的�(fā)�,越來越多的企業(yè)要求其各類設備能連接成一個網(wǎng)�,能集中�(jiān)測和控制,實�(xiàn)自動化作�(yè)。這兩年焊接領域用機器人替代人工焊接的趨勢�(fā)展得很快,這種應用場合只有�(shù)字化焊機才可能勝��
3� 可靠性高 �(shù)字化焊機采用高速DSP控制,能夠及時發(fā)�(xiàn)和糾正主變偏磁,有效避免了焊機因主變偏磁而損�,大大提高了其可靠性;具備欠壓、過壓及過熱保護功能;IGBT與風道隔�,避免了淋雨、灰塵等損壞焊機。此外,由于采用�(shù)字化技�,大大減少了元器件數(shù)量,提高了電路的可靠��
4� 控制精確度高 模擬控制的精度一般由元件參數(shù)值引起的誤差和運算放大器非理想特性參�(shù)引起的誤差所決定,很難做到高精度控制。而數(shù)字化控制的精度僅僅與�-�(shù)�(zhuǎn)化的量化誤差及系�(tǒng)有限字長有關,因此數(shù)字化控制可以獲得很高的精�。特別是對于像脈沖氣保這樣先進的焊接方式,對電弧能量控制要求非常嚴格,要實現(xiàn)無飛�、短�、低熱輸入量的目�,必須精確控制每個脈沖的電流電壓,真正實�(xiàn)一脈一滴基值過渡。Nebula 500D系列焊機的電流誤�<1A,電壓誤差<1V,時間誤差<1微秒,很好地實現(xiàn)了脈沖過��
5� 動態(tài)響應速度� 新型的數(shù)字化焊機大都采用了高頻軟開關技�,大大提高了焊機的動�(tài)相應速度,比如FRONIUS的TPS5000焊機逆變頻率高達70KHZ,動�(tài)相應速度很快,動�(tài)速度的提高極大地提升了焊機的焊接性能,使FRONIUS成為全世界公認的焊接性能的數(shù)字化焊機。星云研制的NEBULA 500D系列焊機采用�100KHZ的高頻軟開關技術和自適應控制技�,其動態(tài)相應速度大大提高,脈寬調(diào)節(jié)從最小到只需20微秒,是目前世界上調(diào)節(jié)速度最快的焊機�
6� 功能豐富 傳統(tǒng)焊機的功能是靠許多模擬和邏輯電路來實�(xiàn)�,每增加一種功能都要增加很多元器件,要具備兩種以上的功能就需要很多電路板,這樣不僅會大幅度提高焊機成本,而且焊機的性能和可靠性會隨元器件的增加而急劇下降,所以傳�(tǒng)焊機很難將多種焊接功能綜合的一臺焊機中。數(shù)字化焊機的功能是靠軟件來實現(xiàn)的,增加焊機功能只需改變其軟件即�,各功能模塊相互獨立,增加新功能完全不影響原有功能和性能,所以數(shù)字化焊機功能可以做的很豐�。比如Nebula系列焊機具有藥皮手工�、直流氬弧焊、脈沖氬弧焊、氬弧點�、氣保焊(CO2,MIG,MAG)、脈沖氣保焊、雙脈沖氣保焊和碳弧氣刨八種焊接方式。每種功能都具有很多可調(diào)參數(shù),用戶既可以采用系統(tǒng)默認的參�(shù)非常方便地設置焊�,也可以根據(jù)不同的焊接要求精細地�(diào)整焊機,使之達到焊接效果�
7� �(chǎn)品一致性好、性能�(wěn)定可� 傳統(tǒng)焊機的構(gòu)成特點決定了它的性能特點完全依靠各元器件的參�(shù),元器件參數(shù)的不一致直接導致焊機性能的不一�,而任何廠家生�(chǎn)的元器件都不可能保證其參�(shù)完全一致,所以經(jīng)常出�(xiàn)同一品牌的焊機一臺和一臺不一樣的問題。另外,元器件的參數(shù)都會隨溫�、濕度等�(huán)境的變化而變化,所以焊機性能會出�(xiàn)時好時壞的現(xiàn)�� �(shù)字化電路的特點是對元器件參數(shù)變化不敏感,比如一個輸入或輸出電阻�1K變化�10K都不會影響焊機的性能。所以數(shù)字化焊機的一致�、穩(wěn)定性遠比傳�(tǒng)焊機要好�
8� �(yōu)良的焊接性能 對于如何提高焊接性能國內(nèi)外專家作了很多工作,提出了很多的�(shù)學控制模�,但這些復雜的數(shù)學模型很難在傳統(tǒng)模擬焊機上實�(xiàn),因為這需要非常復雜的電路,所以長期以來一直停留在理論階段。數(shù)字化焊機的出�(xiàn)使得這些�(shù)學模型很容易在焊機上實現(xiàn)。NEBULA系列�(shù)字化焊機采用了世界的控制模型,焊接性能達到了世界先進水平�
9� �(quán)威的焊接專家�(shù)�(jù)� �(shù)字化技術的應用使得焊機成為了一臺智能設�,可以象計算機一樣具有數(shù)�(jù)庫功�,能把很多焊接專家的�(jīng)驗存儲到�(shù)�(jù)庫中,使普通焊工很容易焊出專家的焊接水�。尤其是一些先進的焊接方式,需要調(diào)節(jié)的參�(shù)很多,如果由用戶自己去匹配這么多參�(shù)是一件很困難的是,所以專家數(shù)�(jù)庫已�(jīng)成為了數(shù)字化焊機最突出的優(yōu)點。Nebula 500D系列焊機�(nèi)�100套專家數(shù)�(jù)�,適應的材料有鋁、鋁鎂合�、鋁硅合金、銅硅合�、銅鋁合金、不銹鋼307、不銹鋼308、不銹鋼藥芯焊絲、碳�、堿性藥芯焊�、酸性藥芯焊�、鐵粉芯藥芯焊絲等,特別適合于焊接質(zhì)量要求高的軍�、機�、鋼�(jié)�(gòu)、造船、有色金屬焊接等領域�
趨勢判斷和需求分�
2l世紀制造業(yè)趨于全球�、網(wǎng)絡化、集成化、虛擬化、異地化、數(shù)字化,計算機、信息技術的快速發(fā)展將促進制造領域逐漸與其融合,焊接作為制造領域中重要的材料加工和�(jié)�(gòu)。生�(chǎn)力,也正在與信息技術緊密結(jié)�,由于焊接過程的多變性和復雜�,利用數(shù)字化技�,使焊接設備從簡單的機電�(chǎn)品變成一種精密加工儀�,將是焊接設備發(fā)展方向�
焊機的數(shù)字化包括兩方面的�(nèi)�。一是主電路的數(shù)字化,另一個是控制電路的數(shù)字化�
逆變技術的出現(xiàn)為焊機的主電路數(shù)字化提供了條�。焊接電源從模擬式焊機發(fā)展到逆變式焊�,實際上是完成了主電路從模擬到數(shù)字化的跨�。焊接電源主電路的數(shù)字化使得焊接電源至少在兩方面的性能得到了提高:①焊接電源的功率損耗大大減�,使得焊接電源的效率達到90%以上。②隨著工作頻率的提�,回路輸出電流的紋波更小,響應速度更快,因此焊機可以獲得更好的動態(tài)響應特��
早在70年代初逆變器已應用于中頻加熱領��1982年瑞典ESAB公司率先推出了晶閘管弧焊逆變器產(chǎn)品之后,美國的Lincoln、Miller、Powcon公司,芬蘭的Kemppi,瑞士的ELTRON,日本的大坂變壓器公司等國際著名的焊接設備公司都相繼推出了各自的弧焊逆變器產(chǎn)��1981年在德國埃森舉辦的世界焊接與切割博覽會上,首次展出了4個廠家的晶閘管式和晶體管式弧焊逆變�,主要用于焊條電弧焊、低壓引弧式鎢極氨弧焊和CO2氣體保護�,電流為350A。到�1989年在同樣的博覽會上已�30多個廠家展出弧焊逆變�。除場效應管式、晶體管式弧焊逆變器以較大的比例增長之�,開始出�(xiàn)IGBT式弧焊逆變器,容量500A,其用途進一步擴展到等離子切割等領域�
1993�,在德國埃森國際焊接與切割博覽會�,展出了各種�(guī)格和用途的弧焊逆變器,其應用范圍包括手工電弧焊、TIG焊、MIG/MAG�、C02焊等。容量在130-630A之間,逆變頻率�2-2OkHz。其中,額定電流130A,負載持�(xù)�35%的場效應管式強焊逆變器,重量僅有4Kg,逆變頻率�100-130KHz�
�(jù)�(diào)�,到1996年日本日立公司IGBT逆變焊機已占其生�(chǎn)的MIG/MAG焊機�70%,占TIG焊機�95%以上,占切割機的100%。IGBT式逆變焊接電源將成為未來逆變焊機的發(fā)展方向�
在我�,弧焊逆變器的�(fā)展是十分快的,前景也十分可觀�70年代末我國著手研制晶閘管式弧焊逆變器,80年代初取得初步成�。特力焊接設備制造有限公司是生產(chǎn)IGBT逆變焊接電源和專用焊接設備的高科技企業(yè),在逆變焊機的生�(chǎn)領域在國�(nèi)有很高的知名��
20世紀90年代末奧地利Fronius全數(shù)字化焊機進入中國市場,數(shù)字化焊機的發(fā)展引起了廣泛的關�。與模擬控制系統(tǒng)相比,數(shù)字化弧焊電源具有以下顯著特點�
?、偻貙捁δ堋k娫赐馓匦陨杰浖`活控�,容易實�(xiàn)一機多用,對于自動焊機,可以增加焊接參�(shù)預置、記憶與再現(xiàn)等功�。利用精確的�(shù)字控制,采用電子電抗器和波形控制等技術能實現(xiàn)高效氣體保護�,包括高速焊接和高熔敷率焊接�
?、谶m應性強。利用計算機的存儲功能和高速、高精度�(shù)字信號處理技�,可以使焊機向多功能化和智能化發(fā)展,便于在焊機中引入自適應控�、模糊控制、神�(jīng)�(wǎng)絡控制等�(xiàn)代控制方�,進行焊接參數(shù)的優(yōu)�、焊接質(zhì)量的控制��
?、鄄僮餍院谩@脝纹瑱C及專用數(shù)字信號處理器的高速計算能力和豐富的外部接口與通訊能力,在引入模糊控制等智能控制技術的基礎上可以實�(xiàn)簡單的焊接參�(shù)一元化�(diào)�,實�(xiàn)逆變焊機的“傻瓜式”操��
?、芤子陂_�(fā)。許多任務既能通過硬件、也能通過軟件完成,可以用一臺電源為基礎,通過配合不同的控制箱,利用積木方式構(gòu)成不同類型的焊機。焊接電源的開發(fā)周期短、成本也��
?、荼阌谏�?。同一類型的焊�,功能的改進可以只通過軟件設計來實�(xiàn),對�(xiàn)今技術更新特別快的時�,可以大大提高焊機的使用壽命和使用范�。在為焊接專機配套時,可以靈活改變焊機的性能,便于實�(xiàn)專機專配�
�(shù)字化焊接電源控制系統(tǒng)的研制開�(fā)將為上海威特力焊接設備制造有限公司系列化焊機生產(chǎn)奠定基礎。同�,由于采用了�(shù)字化控制技�,焊接電源已不再是單純的焊接能量提供源,還應具有�(shù)字操作系�(tǒng)平臺、多特性適應調(diào)�、送絲�(qū)動外設及接口、焊接參�(shù)動態(tài)自適應調(diào)�、過程穩(wěn)定質(zhì)量原評定、保護及自診斷提示以及遠程網(wǎng)絡監(jiān)�、生�(chǎn)�(zhì)量管理等功能,焊接電源的概念實際上已拓寬為焊接電源系�(tǒng)。因此,在學術水平和使用價值方面都具有重要意義。數(shù)字化焊機在國�(nèi)的研究僅處于實驗室階�,但�(shù)字化焊機憑借無與倫比的強大優(yōu)勢,必將成為焊接設備的主�,是未來之星
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