Kompleksowa analiza parametrów technicznych i wydajności transformatorów zgrzewania oporowego

Transformatory do spawania oporowego charakteryzują się wysoką wydajnością spawania, dużą prędkością, mocnym spawaniem, zmniejszają koszty spawania i nadają się do spawania różnych materiałów. Transformatory do spawania oporowego nadają się do zasilania prądem przemiennym o częstotliwości znamionowej 50–60 Hz i napięciu poniżej 1000 V. Są one głównie stosowane w zgrzewarkach punktowych, zgrzewarkach liniowych i zgrzewarkach doczołowych.

I. Charakterystyka techniczna

(1) Charakterystyka procesu wysokoprądowego i niskonapięciowego

Spawanie oporowe wykorzystuje ciepło oporowe jako źródło ciepła. Główną cechą techniczną transformatora spawarki jest wykorzystanie wysokiego prądu (2000-40000 A) w połączeniu ze spawaniem niskonapięciowym. Ponieważ wartość rezystancji przedmiotu obrabianego jest zwykle mniejsza niż 100 μΩ, do uzyskania skutecznego spawania konieczne jest wygenerowanie wystarczającej ilości ciepła przez bardzo duży prąd.

(2) Układ sterowania dużej mocy

Moc transformatora inwertera spawalniczego jest zwykle większa niż 50 kVA, a specjalna konstrukcja uzwojenia (struktura jednozwojowa lub dwuzwojowa) jest stosowana w celu uzyskania kontroli mocy wyjściowej poprzez regulację liczby zwojów uzwojenia pierwotnego. Chociaż ta konstrukcja upraszcza strukturę transformatora inwertera spawalniczego, transformator inwertera spawalniczego ogranicza również elastyczność regulacji mocy.

(3) Charakterystyki pracy obciążenia nieciągłego

Obwód spawalniczy przyjmuje unikalną konstrukcję z wstępnym zamknięciem: przed włączeniem zasilania transformatora spawalniczego mfdc zaciskanie przedmiotu obrabianego i zamykanie obwodu są wstępnie ukończone. Ten tryb pracy eliminuje zużycie energii bez obciążenia (z wyjątkiem procesu spawania doczołowego), a ładowanie i rozładowywanie, pozycjonowanie, wstępne prasowanie i inne procesy w cyklu spawania są wykonywane w stanie wyłączonym.

2. Zalety techniczne

(1) Zapewnienie jakości metalurgicznej

Proces formowania bryłki odbywa się w całości za pomocą plastikowego pierścienia metalowego, który zapewnia fizyczną izolację strefy topienia od powietrza, skutecznie upraszczając proces reakcji metalurgicznej i gwarantując stabilną jakość spawania.

(2) Doskonała kontrola strefy wpływu ciepła

Skoncentrowane właściwości grzewcze (czas nagrzewania ≤ 0,1 sekundy) kontrolują zakres strefy wpływu ciepła do 0,5-2 mm, znacznie redukując naprężenia szczątkowe i odkształcenia spawalnicze. Większość elementów obrabianych nie wymaga korekty i obróbki cieplnej po spawaniu.

(3) Wyjątkowa efektywność ekonomiczna

Nie jest wymagane zużycie materiałów spawalniczych (drutu spawalniczego, pręta spawalniczego, gazu osłonowego itp.), a koszt spawania jest niższy o około 40% w porównaniu z tradycyjnym procesem. Sprzęt ma wysoki stopień automatyzacji, a objętość spawania na zmianę może osiągnąć 800-1200 sztuk.

(4) Korzyści dla środowiska

W całym procesie nie ma otwartego ognia ani emisji dymu, a wartość hałasu wynosi ≤ 65 dB (A), co spełnia normy ochrony środowiska przemysłowego. Transformator spawarki jest szczególnie odpowiedni do integracji zautomatyzowanej linii produkcyjnej i może realizować synchroniczną pracę wielu procesów.

3. Ograniczenia techniczne

(1) Wyzwania związane z kontrolą jakości

Dojrzały system badań nieniszczących nie został jeszcze ustanowiony. Obecnie jakość jest zapewniana głównie przez badania niszczące i monitorowanie procesu, co zwiększa trudność kontroli procesu.

(2) Ograniczenia w zakresie wspólnych działań

Złącza zakładkowe wykonywane metodą zgrzewania punktowego mają wady strukturalne: kąt wokół jądra spoiny powoduje koncentrację naprężeń, co z kolei prowadzi do spadku wytrzymałości na rozciąganie o około 15–20%, a trwałość zmęczeniowa wynosi zaledwie 60–70% trwałości spoin ciągłych.

(3) Koszty eksploatacji i konserwacji sprzętu

Początkowa inwestycja w sprzęt o dużej mocy (typowa konfiguracja 400 kVA) jest wysoka, a jednofazowe spawarki AC są podatne na problemy z brakiem równowagi sieci. Precyzyjny system serwo zwiększa złożoność konserwacji, a koszt wymiany kluczowych podzespołów (takich jak moduły tyrystorowe) przekracza 25% całkowitej ceny sprzętu.

4. Kierunek ewolucji technologii

Nowa generacja sprzętu do zgrzewania oporowego przełamuje dotychczasowe ograniczenia dzięki następującym innowacjom technologicznym:

Rozwój systemu monitoringu jakości w czasie rzeczywistym opartego na obrazowaniu termicznym w podczerwieni

Wprowadzenie technologii prądu impulsowego w celu optymalizacji mikrostruktury połączeń

Zastosowanie technologii prostowania trójfazowego w celu poprawy kompatybilności z siecią

Projektowanie modułowych jednostek napędowych w celu obniżenia kosztów konserwacji

Udoskonalenia te pozwoliły na szersze zastosowanie zgrzewania oporowego w takich rozwijających się dziedzinach, jak akumulatory pojazdów elektrycznych i produkcja precyzyjnych części lotniczych.