關于TMEIC窄搭接焊機焊接電流打開及關閉控制的研究

孫寧波

摘 要：TMEIC窄搭接焊機焊接時電流打開及關閉的控制在整個焊接過程中起著非常重要的作用，本文主要介紹了TMEIC窄搭接焊機的焊接原理，研讀程序深入剖析了焊接電流打開及關閉的時機，修改程序，并通過焊接試驗結果，對改變焊接電流打開及關閉位置前后做了比較，提出了有利于提高焊縫質量減少電極輪消耗的對策。

關鍵詞：焊接原理 電極輪 焊接電流 PH檢測 焊接質量

中圖分類號：TG409 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（a）-0083-02

TMEIC窄搭接焊機是一冷軋分廠連退生產線入口區域關鍵的單體設備，它將前一卷的帶尾和后一卷帶頭焊接，保證連續生產。其焊接原理如下：TMEIC窄搭接焊機是電阻性焊機，根據Q=I2Rt，由于焊機使用的銅質電極輪電阻小，帶鋼電阻大，因此焊接時，流過帶鋼的大電流發熱使搭接帶鋼熔化焊接，再通過電極輪碾壓平整達到目的[1]。焊機電流控制系統主要由控制器、焊接變壓器、焊接電極輪、焊接電流回路、SCR單元、二極管整流器以及執行器等構成。

該系統采用單相直流窄縫搭接焊，使用單相電源，焊接變壓器的一次側接在SCR上以控制焊接電壓、電流，通過接在焊接變壓器二次側的二極管整流成直流，從而得到焊接時所需的低電壓大電流。焊機變壓器一次側為SCR半控電路的電感性負載，當電源電壓在正半周時，其中一個晶閘管導通，相應的二極管單元導通；當電源電壓在負半周時，另一個晶閘管導通，與之相應的二級管單元導通。SCR在觸發時換相，二極管在電源電壓過零時換相。SCR單元與二極管單元一起構成單相橋式半控整流電路，即焊機系統的供電單元。

1 程序解讀

在實際生產中焊接時電流打開及關閉的位置對整個焊接過程也起著非常重要的作用，根據程序的解讀和現場的焊接實驗，對焊接時焊接電流打開及關閉的位置做了針對性的研究。焊接時控制電流打開和關閉主要有兩種模式，一種是MAX模式，即默認生產線生產的是極限寬度的帶鋼，這種模式下焊接時電流打開的早，焊接完成后電流關閉的晚，由于電極輪本身的電阻比帶鋼電阻要小得多，焊接完成后從焊接曲線上可以看出溫度曲線開始的一段和最后一段溫度較低，從而會出現溫度NG（=No Good，焊接不良）報警，所以這種模式在生產中極少使用，在實際生產中我們一般使用另一種模式，即PH模式，PH模式是利用光電開關檢測到帶鋼后延時放電的模式，主要研究內容就是在PH模式下焊接時電流打開及關閉的位置。焊接時電流打開及關閉的位置是可以通過程序來調節的，TMEIC焊機使用的是三菱MELSEC程序，下面通過讀取電流控制各程序段，見圖1，對電流打開及關閉的控制進行分析。

程序中D12表示焊接電流開始位置計數，D18表示焊接電流結束位置計數，D300代表焊接小車行進過程中的實際位置計數，從程序段一可以看出當機架的位置計數位于D12、D18之間時電流打開，其余時間關閉。

從PH打開時程序段和PH關閉時程序段可知，當PH100、PH101檢測到信號且焊接順控開始時，把焊接小車的實時位置D300加上電流開啟延時R1500，并賦給D12，即程序段一中使用的電流開始延時。

當PH100、PH101檢測信號關掉時，把焊接小車的實時位置D300加上電流開啟延時R1502，并賦給D18，即程序段一中使用的電流關斷延時。

而由SM400繼電器程序段可知，R1500=1500000，R1502=3400000，焊機小車的行走是由伺服電機控制的，其位置檢測由電機上的PLG檢測，通過查看伺服控制器的內部參數，可知R1500、R1502的單位為10-1μm，可知R1500代表150mm，R1502代表340mm。

實際工作中，焊輪與檢測光柵存在一個機械距離L，由程序可知，電流提前打開的位置應該為L-R1500，而關閉位置為R1502-L。因此，通過修改R1500及R1502的賦值即可改變電流打開及關閉的位置。

修改程序要注意，SM400是特殊繼電器，它只在PLC上點的瞬間有個脈沖，在其余的時間都是關斷的，因此修改完R1500及R1502后必須重啟PLC來保證賦值重新寫入，這是要特別注意的。

2 試驗驗證

為了進一步驗證修改程序前后以及在不同速度下，電機輪電流打開及關閉的位置變化，我們進行了驗證性試驗。從程序上看焊接速度對電流打開及關閉的位置不會產生影響，為了驗證這一結論，第一組實驗選取0.8mm鋼板作為試驗樣板，其他焊接參數不變的情況下，取焊接速度分別為12m/min和15m/min時實驗，進行了修改程序前的驗證試驗。第二組實驗為修改程序后的測試，即把SM400繼電器程序段中R1500的值改為2100000，R1502的值改為3100000，分別進行了速度12m/min和15m/min的實驗，為了測出放電位置，將入口側與出口側帶鋼相互錯開150mm，以便能夠清楚地測出電流打開及關閉的位置，具體試驗如表1。

通過對比①和②試驗樣板，發現不同的焊接速度對電流打開及關閉的位置影響如程序所示關系不大，在焊縫的操作側（WS）和驅動側（DS）在不同的焊接速度下電流打開及關閉的位置基本不變。

通過對比①和③或者②和④試驗樣板，這里主要采用②和④試驗樣板對比發現修改程序后，電流打開及關閉的位置得到了改善，大距離的單邊放電問題得以解決。

3 結語

通過程序的研究以及實際的焊接實驗得出結論，不同的焊接速度并不會影響焊接電流打開及關閉的位置，可以通過程序的更改來選擇焊接電流打開及關閉的合適位置，這樣我們在更好地保證了焊接質量的前提下，避免了由于電流打開過早以及關閉太遲造成的長距離單邊放電對電極輪造成的損耗，有效地提高了電極輪的使用壽命。

參考文獻

[1] 劉寧.窄縫搭接焊機焊接電流控制技術研究及實現[J].電工技術，2010（9）：53-54.

[2] TMEIC窄搭接焊機調試手冊[Z].