关于数字化焊机性能的调研

　　【摘要】目前许多的企业采用的都是价格较低的老式电焊机，但伴随着数字化焊机性能的不断完善，它们之间的差距已经非常微小。通过对新老电焊机的对比，总结出数字化焊机更加光明的前景。
　　【关键词】数字化、焊机、对比、调研
　　一、前言
　　现阶段主要使用的老式电焊机（如松下的KRⅡ-500电焊机），采用的读数方式均为瞬时指针读数，随着焊机使用时间的增加，老式电焊机的电流电压表的读数精度会有较大的下降。同时由于老式电焊机的内部结构较为特殊，电路板较为容易老化，无法进行相应的系统升级及数字化焊接的改造。
　　现阶段的新式电焊机多为全数字化焊机，全数字焊机主要是由DSP、ARM等嵌入式微处理器控制的焊机，无论是用户操作界面还是其核心控制电路电流调节等都是由微处理器直接完成。焊机的数字化主要包括以下几个方面的内容：主电路的数字化、控制电路的数字化、送丝电路的数字化和焊枪及其他接口的数字化。如果上述的内容焊机只是部分得到实现，也是数字化焊机，不过这类焊机只可以称为部分数字化焊机，只有全部实现了数字化的控制，才可以称之为全数字焊机。目前市场上大部分的数字焊机均为部分数字化焊机。全数字焊机目前主要以进口的焊机为主。
　　二、数字化焊机较比普通焊机的优势：
　　1、功能丰富：传统焊机的功能是靠许多模拟电路和逻辑电路来实现的，每增加一种功能都需要增加很多的元器件，要具备两种以上的功能就需要很多电路板，这样不仅会大幅度提高焊机的采购成本，而且焊机的性能和可靠性会随着元器件数量的增加而急剧下降，所以传统焊机很难将多种焊接功能综合到一台焊机中。而数字化焊机的功能是靠软件来实现，增加焊机的功能只需改变其软件即可，各功能模块相互独立，增加新功能完全不影响原有功能和性能，所以数字化焊机的功能可以非常的丰富。全数字焊机具有焊条电弧焊、直流氩弧焊、脉冲氩弧焊、氩弧点焊、气保焊(CO2、MIG、MAG)、脉冲气保焊、双脉冲气保焊和碳弧气刨八种焊接方式。每种功能都具有多种可调的参数，用户既可以采用系统默认的参数非常方便地设置焊机，也可以根据不同的焊接要求精细地调整焊机，使之达到最佳的焊接效果。
　　2、产品一致性及性能稳定性方面：传统焊机结构特点决定了它的性能特点完全依靠各元器件的参数，元器件参数的不一致直接导致焊机性能的不一致，而任何厂家所生产的元器件都不可能保证其参数完全一致，所以经常会出现同一品牌的焊机每台的性能都不一样。另外，老式电焊机元器件的参数会随着温度、湿度等环境因素的变化而发生变化，所以焊机的性能会出现时好时坏的现象。数字化电路的特点是对元器件参数变化不敏感，例如一个输入或输出电阻从1K变化到10K都不会影响数字化焊机的性能。所以数字化焊机的一致性、稳定性远比传统焊机要好。
　　3、可靠性：数字化焊机采用高速DSP控制，能够及时发现和纠正主变偏磁，可以有效地避免焊机因主变偏磁而损坏，大大提高了其可靠性；同时还具备欠压。过压及过热保护功能；IGBT与风道隔离，避免了淋雨、灰尘等损坏焊机。此外，由于采用数字化技术，大大减少了元器件数量，提高了电路的可靠性，控制精确度较高。老式焊机模拟控制的精度一般由元器件参数引起的误差和运算放大器非理想特性参数引起的误差所决定，很难做到高精度控制。而数字化控制的精度仅仅与模-数转化的量化误差及系统有限字长有关，因此数字化控制可以获得很高的精度。特别是对于像脉冲气保焊这样的先进焊接方式，对电弧能量控制要求非常严格，要实现无飞溅、短弧、低热输入量等效果，必须要精确地控制每个脉冲的电流电压，才能实现一脉一滴的基值过渡。
　　4、联网监控相关参数和加密功能：数字化焊机通过参数调节旋钮能精确的设定电流与电压参数，焊接记忆和读取多组焊接电流电压参数，操作方便，具有与个人电脑、专机等联网监控（一台电脑可以控制30~50台左右的焊机，可瞬时监控任何一台电焊机的焊接参数）。全数字化焊接可以通过互联网实现远程监测功能，用户在世界任意一个角落都可以看到自己焊机在焊接时的电流电压波形和电焊机的各项参数。全数字焊机可以通过对焊机的加密设置，实现焊接参数的全部控制，预设置各焊接参数后，焊工将无法对焊接参数随意进行更改，从而可以有效的对焊接参数进行控制。
　　5、增加脉冲焊接的功能：脉冲功能的优点主要是：1）焊接电流较高时，可以实现低电平周期转换，因此电弧产生的热和力也相应地出现高低转换；2）高电流时，产生电弧热量多，电弧力也大，可以获得一定尺寸的焊接熔池；3）低电平电流时，虽然电弧仍继续维持燃烧，但热输入量减少，这就有利于细化晶粒和减少熔池金属液体存在的时间，从而减少熔池金属的污染和缩短高温脆性温度区间的停留时间；此外，脉冲电弧产生脉动的电弧力，增加了熔池的搅拌作用，对熔池冶金反应和结晶状态以及熔池中的气体逸出都有很好的促进作用，这些物理冶金的特点产生以下效果：1、提高焊缝抗裂性；2、提高焊缝的抗气孔性，致密性好；3、使焊缝组织晶粒细化；4、减少热影响区。
　　6、权威的焊接专家数据库：数字化技术的应用使得焊机成为了一台智能的设备，它可以象计算机一样具有数据库功能，能把很多焊接专家的经验数据存储到数据库中，使普通焊工也可以很容易地焊出专家级的焊接产品。尤其是一些先进的焊接方式，需要调节的参数很多，所以专家数据库已经成为了数字化焊机最突出的优点。全数字焊机内置专家数据库，适用的材料有铝、铝镁合金、铜硅合金、铜铝合金、不锈钢、碳钢等，特别适用于焊接质量要求较高的军工、机车、钢结构、造船、有色金属焊接等领域。
　　7、优良的焊接性能及安全节能：如何取得优良的焊接性能都需要非常复杂的电路，所以长期以来一直停留在理论阶段。数字化焊机的出现使得这些数学模型很容易在焊机上实现。数字化焊机采用了世界上最先进的控制模型，使焊接性能达到了世界先进水平，同时避免空载电压电击伤人。同时采用逆变技术，减少了主变压器及电抗器体积，从而减少了电焊机整机的体积和重量，大大降低了不必要的损耗，提高了电焊机的效率及功能因数，使节能效果更加显著。
　　8、软件远程升级：传统焊机出厂后其功能、性能就无法更改，其性能随着零部件的老化越来越差。而全数字化焊机的用户自己就可以非常方便地通过互联网实现软件升级，通过软件升级，用户可以改版焊机的功能，改善焊机的性能。表1为松下、林肯和OTC主要使用的部分数字化焊机参数。
　　表1各部分数字化焊机
　　
　　性能
　　供应商 松下焊机 林肯焊机 OTC焊机
　　型号 YD-500GR3 650HD CPVM350
　　焊丝规格（Φ） 1.2、1.4、1.6 1.2、1.4、1.6、1.8、2.0 0.8、0.9、1.2、1.4、1.6
　　存储焊接参数 可存9组 可存15组 可存30组
　　外形尺寸 550×380×642 785×520×670 626×281×396
　　价格（元） 约30000 约44220 约32000
　　自身优势 具有焊接电流电压超限报警装置 具有很大的使用扩展性，焊接电源及送丝机均为专业重工业焊机 对电流电压可实现较为精确的控制，具有按键锁保护功能
　　三、结论
　　通过以上几方面的分析对比，虽然老式焊机相比数字化焊机在价格上较为低廉，但数字化焊机在性能及焊接质量等方面占有很大的优势，。同时伴随着数字化焊机技术的不断完善，数字化焊机的寿命更有优势，两者之间的差距进一步缩小。因此从长远来看，数字化焊机较比老式焊机具有更好的发展前景。

《关于数字化焊机性能的调研》

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