超聲波金屬焊接機的電源發展前景

　　 超聲波金屬焊接機電源的製造已有100多年的發展曆史，進入20世紀60年代之後，矽整流元件、大功率晶體管(GTR）、場效應管（MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）等器件的相繼出現，集成電路技術和控製技術的發展，為電子焊接電源的發展提供了更廣闊的空間，其中最引人注目的是逆變焊接電源。

逆變焊接電源體積小、重量輕、節能省材，而且控製性能好，動態響應快，易於實現焊接過程的實時控製，在性能上具有很大的潛在優勢。從長遠觀點來看，逆變焊接電源是焊接電源的發展方向，國外逆變焊機的發展也充分說明這一點。目前在工業發達國家，手工電弧焊/TIG焊/MIG/MAG焊已經廣泛采用逆變電源。世界上幾家主要焊機製造廠商都已經完成了逆變焊機產品係列化，並以此作為技術水平的標誌之一。

超聲波金屬焊接機逆變電源的發展與應用現狀

超聲波金屬焊接機逆變電源被稱為‘‘明天的電源’’，其在焊接設備中的應用為焊接設備的發展帶來了革命性的變化。首先，逆變式焊接電源與工頻焊接電源比節能20％～30％，效率可達80％～90％；其次，逆變式焊接電源體積小、重量輕，整機重量僅為傳統工頻整流焊接電源的1/5～1/10，減少材料消耗80％～90％。特別是逆變焊接電源有著動態反應速度快的優勢，其動態反應速度比傳統工頻整流焊接電源提高了2～3個數量級，有利於實現焊接過程的自動化和智能控製。這些都預示著逆變焊接電源有著廣泛的應用前景和市場潛力。目前，日本鬆下公司、大阪變壓器公司的電弧焊機中，逆變焊機都超過了50％。美國的主要焊機生產廠家生產的逆變焊機已經超過了30％。其他工業發達國家逆變焊接電源的發展速度也很快。

我國逆變焊機的研究開發起步於20世紀70年代末期，於20世紀80年代開始發展。1982年，成都電焊機研究所開始了對晶閘管逆變式弧焊整流器的研究，於1983年研製出我國第一台商品化的ZX7-250逆變式弧焊電源，並通過了該項目的部級鑒定。隨後，清華大學、哈爾濱工業大學、華南理工大學和時代公司等單位相繼推出了采用各種開關元件的逆變式焊機。現在，我國逆變焊機電源已形成4代產品：第一代是以可控矽SCR為主攻率器件的逆變器；第二代是晶體管逆變器；第三代是場效應管逆變器；第四代是IGBT逆變器，其逆變頻率高，飽和壓降低，功耗小，效率高，無噪聲，與前3代逆變器相比，優勢更明顯。

超聲波金屬焊接機逆變電源的發展方向

逆變電源總的發展趨向是向著大容量、輕量化、高效率、模塊化、智能化發展並以提高可靠性、性能及拓寬用途為核心，愈來愈廣泛應用於各種弧焊方法、電阻焊、切割等工藝中。高效和高功率密度（小型化）是國際弧焊逆變器追求的主要目標自之一。高頻化和降低主要器件的功耗是實現這一目標的主要技術途徑。當前，在日、歐等國和地區，20KHz左右的弧焊逆變器技術已經成熟，產品的質量較高且產品已係列化。

存在問題

（1）質量方麵：逆變式焊機雖然在某些場合替代了弧焊整流器，但其可靠性與一般手弧焊機相比仍有差距。目前製約國產逆變式焊機推廣和廣泛應用的主要因素是焊機的可靠性。國外某些著名的電焊機生產廠對逆變焊機的不斷改進，使它的可靠性已接近一般電焊機的故障率，即1%左右。另外一個問題是與國外相比，設備、儀器、工具、工裝、檢測手段、人員素質以及原材料元器件水平的差距，都使焊機的可靠性無從保障，返修率較高。

（2）科研開發方麵：逆變焊機發展的廣闊前景吸引了眾多大專院校和研究所。但是由於逆變焊接電源強電和弱電相結合，在研製時采用傳統的實驗方法不但要消耗大量的人力、物力和時間，且有些問題是實驗方法難以發現和解決的。因此需要提出新的設計方法和手段。

對策

逆變式超聲波金屬焊接機存在可靠性和質量問題，究其原因主要有：（1）技術不成熟，新產品開發力量不足；（2）結構設計和製造工藝結構安排和布線不合理，保護環節沒有達到優化配合；（3）質量保證體係不完善，檢測測試手段落後；（4）原材料元器件（如IGBT、MOSFYT、磁芯材料等）製造質量不可靠；（5）生產規模小，未能使用生產線和模具進行組裝調試。

為此建議如下對策來解決：（1）抓緊人才開發和國外信息收集,加強專用、成套設備科研測試基地的建設，以確保產品質量和性能；（2）理論計算和試驗校正相結合，使決定可靠性和質量高低的關鍵性主電路設計和保護環節優化配合盡可能合理，最好采用計算機仿真和CAD,既可節省設計和製造調試逆變器的時間，又可減少逆變主電路元器件的燒損；（3）提高職工隊伍素質，完善檢測手段。通過電子功率器件的特性測試儀，對關鍵性的器件（IGBT|、快速二極管等）進行認真檢測和挑選、匹配。利用電路板專用測試儀對元器件和整機進行老化和測試試驗；（4）盡可能擴大生產規模，以便使用生產線、自動操作機、模具等先進手段，確保產品製造工藝的一致性和準確性，從而確保每台產品質量的一致性和可靠性。