雙脈沖氣體保護焊機研制實踐

（1.寧夏民族職業技術學院；2.寧夏點享企業管理咨詢有限公司；3.寧夏吳忠市好運電焊機有限公司，寧夏 吳忠 751100）

1 概述

近年來，我國經濟持續穩定增長、裝備制造業競爭力增強、下游需求結構升級，極大地推動了我國焊接設備逆變技術、智能化、數字化、精確控制技術性能提高和市場應用推廣。國家倡導低碳環保、節能降耗、高效低成本等可持續發展理念下，國產品牌高效節能逆變電焊機通用機型、設備焊接性能與國際高端技術設備差距不斷縮小，國產數字化逆變電焊機得到了廣泛應用。2008～2011年，我國高效節能數字化逆變電焊機全行業銷售收入呈快速增長態勢，從2008年的49.396億人民幣增長到2011年的86.068億人民幣，其中2011年該行業實現銷售收入同比增21.54%。

雙脈沖MIG焊是目前國際焊接界研究的熱點問題高速焊的核心是短弧長、高能量，短路過渡具有熔深淺、表面余高大、速度快、熔池深、成型好、不容易燒穿板材、不容易產生咬邊等特點，焊接速度可以提高48%，而產生較大的成本效益。雙脈沖氣保焊是我公司近年來重要的技術研發成果之一，填補了國內該領域的空白。具備所有普通脈沖焊接的優點，幾乎是無飛濺焊接，低熱量的輸入、冷過渡。更好的焊接質量和成型、焊接可以使板材最少的變形、最少的填充焊絲合金成分稀釋，非常適合焊接合金鋼、不銹鋼、高強鋼、鋁合金。雙脈沖電弧聲較普通脈沖電弧聲低約10dB(A)可以顯著地提升焊接質量，較強地熔滲深度。

2 研制產品的技術原理

采用雙核STM32(64位）CPU全數字化控制，精度高、電弧特性穩定、熔池深、焊接成型好。應用低飛濺波形控制技術、結合高速電子電抗器控制技術和熔滴檢測技術，以此來實現無飛濺。同時，可顯著提高焊接速度，使焊接速度比同類氣保焊速度提升55%以上。在一個單脈沖的基礎上疊加一個脈沖，即兩個高頻脈沖疊加技術，這種波形控制技術增加了熔深、提高了電弧挺度，提高了效率，可以理解為一個能量大的脈沖為融化熔滴，另一個脈沖為熔滴過渡和攪拌熔池，該技術在焊接手法上無須擺動就可實現漂亮的魚鱗效果。

3 研制產品技術參數（如表1）

表1

4 研制產品的創新性

雙脈沖氣體保護焊機創新在于采用雙核STM32(64位）CPU全數字化脈沖控制方法，有效實現“一脈一滴”技術，在國內屬于領先地位，節能環保,人機設計、操作簡便、實用性強、市場競爭力強。

（1）采用雙核STM32(64位）CPU全數字化脈沖控制方法。可顯著提高焊接速度，使焊接速度比同類氣保焊速度提升55%以上。在一個單脈沖的基礎上疊加一個脈沖，即兩個高頻脈沖疊加技術，這種波形控制技術增加了熔深、提高了電弧挺度，提高了效率，可以理解為一個能量大的脈沖為融化熔滴，另一個脈沖為熔滴過渡和攪拌熔池，該技術在焊接手法上無須擺動就可實現漂亮的魚鱗效果。

（2）無飛濺。通過雙核64位CPU全數字化控制精度高，實現高速穩定的電弧、實現更好的焊接成型和焊接質量。非常低的波形控制技術、結合高速電子電抗器控制技術和熔滴檢測技術，以此來實現幾乎無飛濺。

（3）一脈一滴技術。MIG高速焊接中的熔滴過渡形式主要有大滴過渡、短路過渡、噴射過渡（包括射滴過渡和射流過渡）、亞射流過渡等多種形態，脈沖MIG的所力求實現的過渡與射滴過渡。在射滴過渡的形態中與焊接電流脈沖相對應有多脈一滴、一脈一滴和一脈多滴三種形式，其中一脈一滴是最為理想的過渡形態。而高速雙脈沖能有效控制亞射流過渡（介于短路過渡與射流過渡之間的一種過渡形式），能有效實現一脈一滴，提高焊接質量及效率，同時，可實現薄板焊接，實現單面焊雙面成型。

（4）人機界面。焊機面板是焊機和用戶交互的接口，通過面板用戶可以觀察和設置焊機的狀態、工作模式；選擇焊絲、板材、保護氣體的類型；調節和存儲焊接的工藝參數等。焊機面板將焊接過程中實際的電壓、電流等參數顯示出來供用戶參考，做到智能化人機設計。

5 研制產品設計驗證及再優化

根據相關標準，先試制中間型號的NBC-280這個規格的焊機，主要目的是通過試制進行設計圖紙、工藝文件、工裝等的校驗及促進生產條件的完善。根據試驗測試結果對焊機的結構進行再優化、改進，最終進行產品結構定型，典型問題如下。

（1）電路板制造。電路板中含有電阻、電容、二極管、三極管、功率管、控制變壓器等原件，在設計中存在著各元器件匹配、兼容、電路走向、電阻阻值、功率大小、電容容量等問題需要不斷摸索、改進、測試等。在試驗成功后，在制造時也出現許多安裝問題，例如，二極管方向裝反，電阻阻值混裝等問題，對此，我們采用流水作業，每道工序只裝一個元器件，確認后流轉下一道序，從而保證產品正確性。

（2）非晶主變繞制。絕緣層易出現問題，纏繞不均勻，絕緣層易損壞，針對此問題，采用有韌性及高前度的絕緣膜纏繞柒包銅線。匝數易出現或多或少的問題，針對此問題，我們將柒包銅線切割長度定制，從而避免出現匝數問題和纏繞不均問題。

（3）外殼制造。外殼采用沖壓技術，主要是模具及沖壓設備，為了是產品的外型美觀，我們購置數控沖壓設備，非常好地解決了普通設備造成造型單一、通用性差的問題。

（4）參數設定與調整。高速脈沖焊機的功能是靠軟件實現的，增加焊機功能只需改變其軟件即可，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，所以數字化焊機功能可以做得很豐富，但是，調整參數及設定的有效性和合理性必須通過不斷的實驗來獲得和修正，為此我們付出了巨大的努力和艱辛，當然這樣是我們提高的最好途徑，也是公司的核心技術，為后期的機器人開發奠定基礎。同時，每種功能都具有很多可調參數，用戶既可以采用系統默認的參數非常方便地設置焊機，也可以根據不同的焊接要求精細地調整焊機，使之達到最佳焊接效果。

6 結語

我們研發的雙脈沖氣體保護焊機創新在于采用雙核STM32(64位）CPU全數字化脈沖控制方法，有效實現“一脈一滴”技術，在國內屬于領先地位，節能環保,人機設計、操作簡便、實用性強、市場競爭力強，引領行業發展。