中頻焊機能源實耗分析與實驗性研究

摘要：與傳統弧焊電源比較，體積小、重量輕，節省材料，高效節能，效率可達到80%～90%，比傳統焊機節電1/3以上。適合于與機器人結合，組成自動焊接生產系統。本文通過對中頻焊接技術的應用性實驗，研究中頻焊機高效節能、焊接質量提升與投資成本的平衡點，完成企業經濟效益最大化的運營目標。

關鍵詞：中頻焊機；焊接性能；能耗

近年來，為了突破能源和環境因素對經濟可持續發展的制約，我國提出了節能和減排的目標， 企業在節能減排中責無旁貸。[1]某汽車公司2011年1-11月份單車用電費用占單車變動總費用的77%（如表1），大量能源被裝備制造業提供的產品所消耗，這無疑將引起我們的關注。

1.試驗內容

中頻焊機與工頻焊機能源測算試驗。

試驗將在前縱梁工位進行，左/右前縱梁焊點數量分別為24點和30點，板厚3.5-4.5mm。左前縱梁采用工頻焊機，右前縱梁采用中頻焊機。

1.1.能源測算

能源測算歷時6個月，通過對工頻和中頻分別計量，得到以下數值。

中頻與工頻能源比例：1192/1884*%=63.3%，即中頻焊機耗電量約為工頻焊機耗電量的63.3%，中頻焊機節能約36.7%；

六個月累計產量16653臺，則節約能源1884-1192=692KVAh，單臺車節約電能41.55*10-3 KVAh，則單點節約能源1.39*10-3 KVAh。

1.2.性能分析

左前縱梁采用普通工頻焊機進行焊接，右前縱梁采用中頻焊機進行焊接，主要焊接參數如下表3所示：

中頻焊機焊接后的焊點形狀近似規則圓形，狀態比較穩定，工頻焊機焊接的焊點形狀有的為圓形，有的為橢圓形（主要原因為電流較大，通電時間較長，產生分流），形狀不規則。

依據公司焊接檢查標準，對焊接后的車身進行整車剝離試驗。

依據全破壞檢查判斷標準，對焊接后形成的拔栓徑進行測量，測量結果均滿足要求。

2.試驗結論

2.1.工頻焊機焊接厚板時，焊接質量差，飛濺大，焊接設備磨損嚴重，同時需要機械加壓、增大電流，對能源損耗大，使用中頻焊機即可在相同工藝參數范圍內完成厚板焊接，同時中頻焊機有自適應調整能力，能同時焊接不同板厚且有較好的焊接質量。

2.2.六個月產量16653臺，累計節約能源1884-1192=692KVAh，每kVAh價格為0.65元，則該工位半年累計節約能源消耗折合人民幣449.8元。

工頻焊機次級電纜價格一般為420元人民幣，且更換頻率（以試驗工位為例）24根/年，則次級電纜消耗總價為1.08萬元/年；中頻焊機次級電纜價格一般為800元人民幣，更換頻率為（以集團內應用為例）1根/年，每年次級電纜消耗總價為800元/年，此一項可節省人民幣1萬元。

以上兩項節約人民幣約1.09萬元/年。

3.結束

采用中頻焊機進行焊接，焊接質量明顯提高，能源損耗降低明顯，但同時不容忽視的一點是成本，中頻焊機比工頻焊機的成本高出將近5倍：即一臺工頻懸掛點焊機系統，包含焊鉗、電纜、平衡器等，總價格約為2.7萬元/臺，而一臺中頻懸掛點焊機系統及焊鉗等，總價格約為13萬元/臺。

以試驗工位及我公司2012年5月-11月產量計算，采用1臺中頻焊機，單臺節約能源41.55*10-3KVAh，每kVAh價格為0.65元，單臺節約成本0.027元（估算，不計設備折舊）以此計算如下：

以微型車為例，在不影響單車變動成本前提下，每增加一臺設備，回收年限隨產量的增加而縮短，當產量達到100萬輛/年時，回收年限約為4年。因此，就微型車的微利潤而言，設備成本的增加應充分考慮年產量，在滿足焊接質量要求的前提下，以低能耗、低成本、高效益為經營理念，達到企業經濟效益最大化的經營目標。

參考文獻：

[1]李愛文，張承慧，現代逆變技術及其應用[M]，北京：科學出版社，2002.

作者簡介：

黃飛（1980- ）男，碩士研究生，東北電力大學工程訓練教學中心，助理實驗師。