微型零件精密電阻點(diǎn)焊電源技術(shù)探討
介紹了微型零件常用點(diǎn)焊電源輸出的調(diào)節(jié)原理及特點(diǎn)，試驗(yàn)測試了單相逆變點(diǎn)焊電源和不同頻率的三相逆變點(diǎn)焊電源輸出的電流波形，探討了精密電阻點(diǎn)焊的關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展方向。試驗(yàn)結(jié)果表明三相逆變點(diǎn)焊電源比單相穩(wěn)定，采用較高逆變頻率的逆變電阻點(diǎn)焊電源的控制精度高、電流穩(wěn)定性好。
在電子器件、醫(yī)療器械、傳感器等產(chǎn)品的制造中，涉及大量小尺寸零件的電阻點(diǎn)焊。尺寸微小使得焊接比較困難，主要問題包括焊接質(zhì)量不穩(wěn)定、容易導(dǎo)致零件熔毀、難以形成正常熔合，焊接成品率低，有的零件甚至難以用一般的電阻點(diǎn)焊焊接。
為解決微型零件的電阻點(diǎn)焊問題，電阻點(diǎn)焊技術(shù)需向更加精密的方向發(fā)展。電阻焊的精密性包括電源的精細(xì)調(diào)節(jié)、參數(shù)的精確控制和加壓機(jī)構(gòu)的精密穩(wěn)定等多個方面，多技術(shù)集成構(gòu)成精密電阻焊系統(tǒng)。本文側(cè)重電阻焊電源精細(xì)調(diào)節(jié)技術(shù)的探討。
電阻點(diǎn)焊電源提供電阻焊的電阻加熱能量，它的發(fā)展中相繼出現(xiàn)了單相工頻交流點(diǎn)焊電源﹑直流脈沖點(diǎn)焊電源﹑三相低頻點(diǎn)焊電源﹑次級整流點(diǎn)焊電源和電容儲能式點(diǎn)焊電源,上世紀(jì)80年代又出現(xiàn)了逆變式點(diǎn)焊電源[1][2]。用于微型零件焊接的電源主要有單相交流電源、電容貯能電源和逆變電源[3]。逆變電阻點(diǎn)焊電源的調(diào)節(jié)性顯著提高，相比較是一種較好的電源，但就逆變電阻點(diǎn)焊電源本身而言，相互有一定的差別。為實(shí)現(xiàn)微型零件的精密焊接，逆變電阻點(diǎn)焊電源技術(shù)需得到進(jìn)一步發(fā)展。
微型零件常用點(diǎn)焊電源輸出調(diào)節(jié)原理與特點(diǎn)
1.單相工頻交流點(diǎn)焊電源
單相晶閘管點(diǎn)焊電源等效電路和電流波形如圖1所示。改變晶閘管的控制角α，便可調(diào)節(jié)焊接變壓器初級電流，控制次級焊接回路的焊接電流。
焊接電流由自由分量和強(qiáng)制分量兩部分組成，即：
圖1 單相交流點(diǎn)焊電源等效電路及電流波形圖
電流i(t)是不連續(xù)的脈動波形，隨著晶閘管控制角的增加，不連續(xù)性增大。不連續(xù)區(qū)間焊接區(qū)被冷卻，造成總能量需求增大，接頭易過熱。此外，在相同的電流有效值的條件下，脈動電流的峰值相對平緩的直流幅值較高，帶來一些微型件點(diǎn)焊的工藝?yán)щy。交流電源的電流控制響應(yīng)的最小時間可達(dá)10mS。為適應(yīng)微型件精密點(diǎn)焊，有的電源設(shè)計為帶半波控制的單脈沖加熱控制功能。
1.2 電容貯能電阻點(diǎn)焊電源
圖2為簡化的電容貯能電阻點(diǎn)焊電源簡化等效電路和電流波形圖。電容貯能點(diǎn)焊電源的工作原理是單相或三相交流電經(jīng)過整流電路轉(zhuǎn)換成直流電，然后向電容器充電。電容器貯藏的電能量：
式中 W－貯存電能量（J）；
C－電容器容量（F）；
Uc－充電電壓（V）。
電容貯能焊機(jī)調(diào)節(jié)焊接電流的方法主要有幾種，一是改變貯能電容器組的充電電壓，隨著貯能電容器充電電壓增加，電流峰值增大，但放電電流規(guī)律接近不變，總的能量輸出增大；其它的方法是改變焊接變壓器的匝數(shù)比或電容容量，隨著變壓器初級線圈匝數(shù)的減少，電流峰值增大，但通電時間縮短，總的輸出能量接近不變；增大電容容量則放電時間增長，總輸出能量增加。通常采用第一種調(diào)節(jié)方法。
電容貯能點(diǎn)焊機(jī)熱量集中，適合于銅、鋁等高導(dǎo)熱材料的點(diǎn)焊，在電子工業(yè)中應(yīng)用廣泛。其主要
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