国内外螺柱焊研究现状概况及发展趋势(4)
平和焊接设备的更新换代[23-29]
。其中硬件的发展是关键，即将晶闸管控制的焊接
电源升级为逆变式焊接电源。在控制方面，是将分立元件控制上升为微机控制。
（1）电弧螺柱焊机焊接电源的改造
1）减小焊接电源的体积和质量
减小电弧螺柱焊机的体积和质量对于频繁移动的建筑行业来说，其重要性是
不言而喻的。国内生产的电弧螺柱焊机比较笨重的根本原因是晶闸管控制的焊接
电源，为了减小其体积和重量，除了选用优质的硅钢片外，还应考虑采用H级绝
缘。因为H级绝缘的温度限值为180℃，而B级仅有130℃，两者相差很大，为减
小其变压器和滤波电抗器的体积和重量提供了很大的空间。
另外，还应对焊接电源的主线路进行改造，把“带相间变压器的双反星形”
改造成全控桥整流或半控桥整流，这样不仅省去了平衡电抗器，而且还使变压器
的利用率由80％提高到95％，同时也使焊接电源的输出性能得到改善，其成本也
不会增加。
显然，为了减小焊机的体积和质量，采取降低焊机的负载持续率和焊接电源
的容量的办法是不可取的，因为这样设计的焊机在使用时频繁出现温度达到设定
的限值，而强迫停机冷却，会给用户带来很大的烦恼，这在某些进口焊机中屡见
不鲜。
2）焊接电源的技术升级
减小焊机的体积和质量的根本办法是使其技术升级，由晶闸管控制升级为
IGBT控制的逆变电源。逆变电源的频率较高(约20kHz)，不仅使变压器和滤波电
抗器的体积和质量大幅度减小，而且其动特性极好，能够提高和稳定焊接质量。
逆变电源的发展与IGBT功率的提高密切相关。目前已投入使用的逆变电源
约为1000A，可焊接ø 12mm焊钉，主要应用在汽车行业。国内已有埋弧焊用的负
载持续率为60%、额定焊接电流为1250A的逆变电源。如果按等热量原理折算成
负载持续率为15%，其电流可达到2500A，似乎可应用到电弧螺柱焊机，其实不
然。因为IGBT的过载能力很差，与晶闸管相比有几个数量级之差。电弧螺柱焊
机的特点是低压大电流，特别是在焊接结束前“带电插入熔池”的瞬间，电源处
于短路状态，极易烧毁IGBT器件。因此，大电流（≥2500A）电弧螺柱焊机采用
IGBT逆变电源还需要一段路程，但电弧螺柱焊机采用逆变电源的大方向是肯定
的。
（2）电弧螺柱焊机的微机控制
用微机控制螺柱焊机，可以简化线路，提高可靠性和控制水平，是螺柱焊机
的发展方向。采用微机控制不但能精确设置，实时调整和数字显示焊接电流、焊
接时间等参数，而且还能贮存焊接规范和焊接质量的评定体系，并能增加许多新
功能，如栓钉焊接计数、防止同一栓钉重复焊接、焊机故障显示等，同时还留有
插口，以便实现自动控制。
目前国内研制的微机控制的螺柱焊机与国外相比，虽有些差距，但毕竟是个
良好开端，相信再过几年，这种差距会逐步缩小，最终实现与国外产品同步前进。
（3）电子控制的焊枪
焊枪的发展方向是电子控制。目前国内外焊枪大多是通过弹簧的伸缩来控制
螺柱的升降，具有简单、轻便的特点，但其可控性和可控范围相当有限。在栓钉
穿透焊时其缺点更是暴露无遗。如果采用步进电机或直线电机或伺服电机控制，
就可按工艺要求精确地控制螺柱的运动，焊接质量更能得到保证。特别是桥梁文
修所需的大直径超长的异型棒状焊钉的平焊、横焊和仰焊，则非使用这种先进的
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