中頻逆變技術(shù)在AX系列繼電器靜接點(diǎn)生產(chǎn)中的應(yīng)用

嚴(yán)增利

摘要：本文主要從電阻焊的原理及AX系列繼電器靜接點(diǎn)的生產(chǎn)情況，研究中頻逆變技術(shù)在產(chǎn)品生產(chǎn)制造中的應(yīng)用，探索出適合于使產(chǎn)品質(zhì)量更趨穩(wěn)定的焊接方式，保證AX系列繼電器穩(wěn)定性及可靠性。

關(guān)鍵詞：繼電器;電阻焊;中頻逆變;產(chǎn)品質(zhì)量

1前言

AX系列繼電器在軌道交通控制環(huán)節(jié)中必須實(shí)現(xiàn)可靠通斷的特點(diǎn)，在實(shí)際加工過程中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性要求特別高，對(duì)于產(chǎn)品加工的設(shè)備要求同樣高，早期此類加工設(shè)備均為七八十年代各加工企業(yè)自行研制的儲(chǔ)能式點(diǎn)焊機(jī)，由于儲(chǔ)能式點(diǎn)焊機(jī)電容放電時(shí)間、焊接壓力及焊接電流不可控的特點(diǎn)，造成AX系列繼電器靜接點(diǎn)的銀接點(diǎn)和銅片在焊接過程中產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，主要體現(xiàn)在產(chǎn)品外觀飛濺、變色發(fā)紅，剪切拉力波動(dòng)等方面。為改變上述情形，對(duì)AX系列繼電器靜接點(diǎn)現(xiàn)有儲(chǔ)能式的焊接方式進(jìn)行改造，引入中頻逆變技術(shù)，對(duì)于提高產(chǎn)品的可靠性具有較為重要的意義。

2電阻焊點(diǎn)焊原理

2.1焊接熱的產(chǎn)出及影響因素

點(diǎn)焊時(shí)產(chǎn)生的熱量由下式?jīng)Q定：

Q=I2Rt（J）———— （一）

式中：Q——產(chǎn)生的熱量（J）、I——焊接電流（A）、R——上下電極間總電阻（Ω）、t——焊接時(shí)間（s）

2.2影響焊接質(zhì)量的因素主要有以下幾種：

2.2.1電阻R及影響R的因素

上下電極之間的電阻包括焊件本身電阻Ra、Rb，兩焊件間接觸電阻Rc，上下電極與焊件間接觸電阻Rd。即

R= Ra+ Rb +Rc+2Rd——（二）

當(dāng)焊件和電極材料已知時(shí)，焊件本身的電阻取決于它的電阻率。

接觸電阻Rd出現(xiàn)的時(shí)間短暫，一般存在于焊接初期：

1）焊件和電極表面存在氧化物或臟物質(zhì)層，阻礙焊接電流的通過。

2）在焊件表面已做清潔的前提下，由于表面的微觀不平度，使焊件只能在粗糙表面的局部形成接觸點(diǎn)。

電極與焊件間的電阻Rd 與Rc和Ra、Rb相比，在上下電極的材質(zhì)一定的情況下，焊接過程對(duì)焊核形成的影響可忽略不計(jì)。

2.2.2焊接電流的影響

從公式（一）可見，電流對(duì)焊接熱量的影響是最主要的，造成焊接電流的變化主要是電容的性能及電容量。

2.2.3焊接時(shí)間的影響

為了保證焊核尺寸和焊接強(qiáng)度，焊接時(shí)間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以相互補(bǔ)充，可以采用大電流和短時(shí)間，或采用小電流和長時(shí)間的組合方式。

2.2.4焊接壓力的影響

上下電極間總電阻R對(duì)焊接壓力的變動(dòng)較敏感，隨著焊接壓力的增大，R大幅減小，而焊接電流的變化不明顯，焊點(diǎn)強(qiáng)度反而隨著焊接壓力的增大而減小。

2.2.5電極形狀及材料性能的影響

因電極的接觸面積影響著電流密度，電極材料的電阻率和導(dǎo)熱性關(guān)系著熱量的產(chǎn)生和散失，所以，電極的形狀和材料關(guān)系著焊核的形成。

2.2.6焊件表面狀況的影響

焊件表面的氧化物、污垢和其他雜質(zhì)間接增大了接觸電阻。由于局部的導(dǎo)通，產(chǎn)生的電流密度過大，造成焊點(diǎn)加熱的不均勻，則會(huì)產(chǎn)生飛濺和表面發(fā)紅，引起焊件焊接質(zhì)量波動(dòng)。

3儲(chǔ)能焊接原理及特點(diǎn)

3.1基本原理

儲(chǔ)能焊接原理主要是利用上電極機(jī)械彈簧下壓實(shí)現(xiàn)被焊焊件的緊密貼合，降低上下電極與焊件之間的總電阻R，使電容組在瞬間放電，產(chǎn)生短時(shí)大電流（一般在3-6KA左右），實(shí)現(xiàn)焊接電流熱的產(chǎn)出，從而實(shí)現(xiàn)被焊焊件之間形成平滑完整的焊核，具有一點(diǎn)強(qiáng)度的焊接件，達(dá)到焊接的目的。

3.2儲(chǔ)能焊的優(yōu)缺點(diǎn)

3.2.1優(yōu)點(diǎn)

儲(chǔ)能式點(diǎn)焊機(jī)在焊接過程中，焊接電流利用充滿電的電容組放電瞬間產(chǎn)生的約12--14.5v低電壓3-6KA左右大電流，以機(jī)械彈簧的壓力為被焊件提供焊接壓力，達(dá)到焊接目的。

3.2.2缺點(diǎn)

在焊接過程中電容放電過程焊接電流完全取決于電容的性能，放電電流及放電時(shí)間不可控，上電極在頻繁的動(dòng)作中由于機(jī)械彈簧的特點(diǎn)，每次動(dòng)作的壓力不可控且由于彈簧的重復(fù)壓縮釋放，容易產(chǎn)生機(jī)械疲勞，彈簧勢(shì)能逐漸降低，造成上下電極之間總電阻R波動(dòng)，從而影響平滑完整的焊核形成，只能通過定性調(diào)節(jié)彈簧壓縮或放松來調(diào)節(jié)上下電極之間的壓力，從而達(dá)到調(diào)整焊接質(zhì)量的目的。

4中頻逆變焊接原理及特點(diǎn)

4.1基本原理

中頻逆變?cè)硎峭ㄟ^逆變控制器將外部三相交流電，經(jīng)過IGBT變頻模塊，通過控制IGBT的開關(guān)次序，產(chǎn)生頻率在500HZ-1000HZ的中頻方波交流電，經(jīng)變壓器降壓，采用二極管進(jìn)行全波整流，即可得到低電壓大電流的直流電，實(shí)現(xiàn)被焊焊件的電流輸出;利用氣動(dòng)元件控制壓縮空氣來實(shí)現(xiàn)上下電極的運(yùn)動(dòng)及焊接壓力的輸出，當(dāng)然，焊接壓力的穩(wěn)定輸出取決于壓縮空氣氣源的壓力穩(wěn)定性;由中頻逆變控制器可以實(shí)現(xiàn)焊接電流的通斷及維持時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)焊接時(shí)間的控制。

4.2特點(diǎn)

從中頻逆變的原理中可以看出，中頻逆變的焊接電流可以根據(jù)焊接實(shí)際要求，可以選擇不同的焊接電流，焊接時(shí)間及焊接壓力從而實(shí)現(xiàn)電阻點(diǎn)焊過程中的3重要要素的控制，選擇合適的參數(shù)，焊出平滑完整的焊核，從而使剪切拉力焊接外觀滿足工藝要求，產(chǎn)品焊接質(zhì)量穩(wěn)定性及一致性得到大大提高。

5結(jié)論

通過對(duì)儲(chǔ)能焊接方式和中頻逆變技術(shù)原理及特點(diǎn)進(jìn)行分析后，在上下電極材料已定、焊件已做表面清潔、壓縮空氣壓力恒定的前提下，中頻逆變技術(shù)在AX系列繼電器靜接點(diǎn)焊接過程中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在焊接過程中焊接電流、焊接時(shí)間做出合適設(shè)定，即可生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定可靠地產(chǎn)品，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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