焊接设备

焊接设备实现焊接工艺所需要的装备。焊接设备包括焊机、焊接工艺装备和焊接辅助器具。包括焊接能源设备、焊接机头和焊接控制系统。

中文名：焊接设备，外文名：Welding Equipment，学科：冶金学。技术要求工作特性稳定等选用原则根据被焊结构的技术要求等选择相关标准《电弧焊机通用技术条件》等。

发展情况

其实，从今年各类展会上可以发现国外焊接设备现阶段的几个特点：高精度、高质量、高可靠性，数字化、智能化控制、大型化、集成化以及多功能化。

国内无论从产量构成还是技术发展方向上看，正在向高效、自动化、智能型、节能、环保型的焊接方向上发展。

弧焊设备属于量大面广的产品，种类多、规格全，正逐步接近国际水平，高效、节能、省材、降耗的产品市场份额将进一步扩大。需顺应市场要求，调整产品结构、提高产品档次，宜大力发展逆变式焊接电源和自动、半自动焊机尤其是高效节能的二氧化碳焊机。

电阻焊技术则以中、大功率为主要研究内容及发展方向。电阻焊微机控制质量监控、逆变电阻焊技术、智能化及专家系统、柔性化电阻焊成套设备、阻焊机器人等是重要的研究内容和专业生产方向。专门适用于镀层材料、铝合金材料焊接要求，以及精密零件焊接的电阻焊机的研制更引人重视。

测试技术和测试设备的发展，将有利于促进企业工艺和技术水平的提高。

电磁兼容技术将在焊接设备中得到推广应用。电磁污染已被确定为第五大环境污染源，电磁环境问题日益突出，焊接设备产业急需低能耗、绿色环保产品。

国家强制性标准“电磁兼容性要求”以及“焊接设备的电磁场对操作人员造成伤害的评估”基于对操作人员影响的焊接设备的评价准则等电磁兼容方面的标准正在制订当中，颁布实施后将改变国产产品因检测指标不全而无法大规模走向国际市场的局面。

自动化焊接技术及设备正以前所未有的速度发展。三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程的发展和国内汽车工业的崛起，都有力地促进了先进焊接工艺特别是焊接自动化技术的发展与进步。焊接机器人及智能型焊接也会在特定领域适当发展，应用广泛。

成套、专用焊接设备的需求量将不断增大，应用范围更广泛，对其技术性能要求越来越高，满足高效新工艺的设备更为成熟与普及。国内成套焊接设备制造企业还要在企业质量管理、各种基础件、配套件的选用方面下功夫，争取在专用、成套焊接设备方面取得新的突破。

焊接原理分类

焊接设备的主要类型有电焊机、火焰焊设备和其他焊接设备。其中主要是电焊机，它包括如下几种：

(1)电弧焊机，它又分为手工弧焊机（弧焊变压器、弧焊整流器和弧焊发电机）、埋弧焊机和气体保护弧焊机（不熔化极气体保护焊机和熔化极气体保护焊机）。

(2)电阻焊机，它分为点焊机、凸焊机、缝焊机和对焊机。

(3)其他电焊机，如电渣焊机、等离子弧焊机、高频焊机、电子束焊机、光束焊机、超声波焊机、摩擦焊机、冷压焊机、钎焊机等。

1、手弧焊设备

手弧焊使用的设备简单、方法简便灵活、适应性强，但对焊工操作要求高。手弧焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金等金属材料的焊接。

2、埋弧焊设备

埋弧焊设备由焊接电源、埋弧焊机和辅助设备构成。其电源可以用交流、直流或交直流并用。埋弧焊机分为自动焊机和半自动焊机两大类。

1. 半自动埋弧焊机。

2. 自动埋弧焊机。　

3、CO2气体保护焊设备

半自动CO2气体保护焊设备主要由焊接电源、供气系统、送丝机构和焊枪等组成。　　

4、惰性气体保护焊设备

手工惰性气体保护焊设备包括焊枪、焊接电源与控制装置、供气和供水系统四大部分。

5、等离子弧焊设备

等离子弧焊设备主要包括焊接电源、控制系统、焊枪、气路系统和水路系统。

6、热熔电阻焊接设备

原理为高压低电流使焊接点融化达到焊接效果，有通电时间短，生产效率高，焊接质量稳定等优点。

7、超声波焊接设备

超声波焊接设备主要包括超声波塑料焊接机和超声波金属焊接机。

技术要求

所有在工业生产条件下使用的焊接设备均应满足下列基本要求：

1)所有弧焊设备和电阻焊设备，必须相应符合GB15579-1995《弧焊设备安全要求中第1部分——焊接电源》和GB15578-1995《电阻焊机的安全要求》标准的规定，并通过国家技术监督局推行的低压电器3C强制性认证。

2)应坚固耐用，工作特性稳定，可靠性好。

3)焊机的各项技术特性指标，应符合机械工业行业标准的相应规定，并满足所使用的焊接工艺的要求。

4)焊接参数调节方便、直观，并能在长时间的焊接过程中保持稳定。

5)对工业电网的波动，具有较好的补偿能力。

6)经济、实用、便于维修保养。

7)在正常使用和正确维护的条件下，工作寿命应在10年以上。

选用原则

焊接设备的选用是制定焊接工艺的一项重要内容，涉及的因素很多，但应注意以下几个方面的因素。

1、被焊结构的技术要求

被焊结构的技术要求包括被焊结构的材料特性、结构特点、尺寸、精度要求和结构的使用条件等。

如果焊接结构材料为普通低碳钢，选用弧焊变压器即可；如果焊接结构要求较高，并且要求低氢型焊条焊接，则要选用直流弧焊机。

如果是厚大件焊接，则可使用电渣焊机；如果是棒材对接，可选用冷压焊机和电阻对焊机。对活性金属或合金、耐热合金和耐腐蚀合金，根据具体情况，可选用惰性气体保护焊机、等离子弧焊机、电子束焊机等。

对于大批量结构形式和尺寸固定的焊接结构，可以选用专用焊机。

2、实际使用情况

不同的焊接设备，可以焊接同一焊件，这就要根据实际使用情况，选择较为合适的焊接设备。

如在野外焊接时缺泛电源和气源，则只能选择柴（汽）油直流弧焊发电机等弧焊发电机作为焊接设备。

对焊后不允许再加工或热处理的精密焊件，应选用能量集中、不需添加填充金属材料、热影响区较少、精密度高的电子束焊机。

3、经济效益

焊接时，焊接设备的能源消耗是相当可观的。选用焊接设备时，应考虑在满足工艺要求的前提下，尽可能选用耗电少、功率因素高的焊接设备。

焊接能源设备

用于提供焊接所需的能量。常用的是各种弧焊电源，也称电焊机。它的空载电压为60～100伏，工作电压为25～45伏特，输出电流为50～1000安。手工电弧焊时，弧长常发生变化，引起焊接电压变化。为使焊接电流稳定，所用弧焊电源的外特性应是陡降的，即随着输出电压的变化，输出电流的变化应很小。熔化极气体保护电弧焊和埋弧焊可采用平特性电源，它的输出电压在电流变化时变化很小。弧焊电源一般有弧焊变压器、直流弧焊发电机和弧焊整流器。弧焊变压器提供的是交流电，应用较广。

直流弧焊发电机提供直流电，制造较复杂，消耗材料较多且效率较低，有渐被弧焊整流器取代的趋势。弧焊整流器是20世纪50年代发展起来的直流弧焊电源，采用硅二极管或可控硅作整流器。60年代出现的用大功率晶体管组成的晶体管式弧焊电源，能获得较高的控制精度和优良的性能，但成本较高。电阻焊的焊接能源设备中较简单的是电阻焊变压器，空载电压范围为1～36伏，电流从几千到几万安。配用这种焊接能源设备的焊机称为交流电阻焊机。其他还有低频电阻焊机、直流脉冲电阻焊机、电容储能电阻焊机和次级整流电阻焊机。

1、焊接机头

它的作用是将焊接能源设备输出的能量转换成焊接热，并不断送进焊接材料，同时机头自身向前移动，实现焊接。手工电弧焊用的电焊钳，随电焊条的熔化，须不断手动向下送进电焊条，并向前移动形成焊缝。自动焊机有自动送进焊丝机构，并有机头行走机构使机头向前移动。常用的有小车式和悬挂式机头两种。电阻点焊和凸焊的焊接机头是电极及其加压机构，用以对工件施加压力和通电。缝焊另有传动机构，以带动工件移动。对焊时需要有静、动夹具和夹具夹紧机构，以及移动夹具和顶锻机构。

2、焊接控制系统

它的作用是控制整个焊接过程，包括控制焊接程序和焊接规范参数。一般的交流弧焊机没有控制系统。高效或精密焊机用电子电路、数字电路和微处理机控制。

3、焊接装备

完成焊接操作的辅助设备，包括保证焊件尺寸、防止焊接变形的焊接夹具；焊接小型工件用的焊接工作台；将工件回转或倾斜，使焊件接头处于水平或船形位置的焊接变位机；将工件绕水平轴翻转的焊接翻转机；将焊件绕垂直轴作水平回转的焊接回转台；带动圆筒形或锥形工件旋转的焊接滚轮架；以及焊接大型工件时，带动操作者升降的焊工升降台。

系统结构特点

1、机械装置

点焊机系统由机械装置、供电装置、控制装置三大部分组成。点焊机为了适应焊接工艺要求，加压机构（焊钳）采用了双行程快速气压传动机构，通过切换行程控制手柄改变焊钳开口度，可分为大开和小开来满足焊接操作要求。通常状态为焊钳短行程张开，当把控制按钮切换到“通电”位置,扣动手柄开关则焊钳夹紧加压，同时电流在控制系统控制下完成一个焊接周期后恢复到短行程张开状态。　

2、供电装置　　　

主电力电路由电阻焊变压器、可控硅单元、主电力开关、焊接回路等组成。目前，我们采用的焊接设备是功率200kVA、次级输出电压20V--40V的单相工频交流电阻焊机。由于多种车型共线生产，焊钳要焊接高强度钢板和低碳钢薄板，焊钳枪臂要传递较大的机械力和焊接电流，因此焊钳的强度、刚度、发热要满足一定要求，并且要具有良好的导电和导热性，同时要求焊钳采用通水冷却，所以选择焊钳电极臂能够承受400kg压力的新型焊钳。

3、控制装置

控制装置主要提供信号控制电阻焊机动作接通和切断焊接电流，控制焊接电流值，进行故障监测和处理。

通用标准

在我国，通用焊接设备的设计与制造已有较长的历史，并已颁布实施了一系列有关的国家标准和行业标准，对促进通用焊接设备制造业的发展和保证焊接设备的质量和安全可靠起到了重要的作用。我国现行的有关通用焊接设备的国家标准和行业标准最主要的标准有GB/T8118-1995《电弧焊机通用技术条件》；GB15578-1995《电阻焊机的安全要求》，GBl5579-1995《弧焊设备安全要求第1部分焊接电源》。