電池制造工藝中焊接技術(shù)的研究
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/13 源自:互聯(lián)網(wǎng) 【字體：
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電池制造工藝中焊接技術(shù)的研究——房恩生摘要 介紹了由微機(jī)和監(jiān)視技術(shù)組成的監(jiān)控裝置在自動(dòng)激活一次鋅氧化銀電池制造工藝中氟弧焊接技術(shù)上的應(yīng)用，著重闡述該系統(tǒng)中的監(jiān)控裝置、焊接裝置及1/O接口控制電路。結(jié)果表明，應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)可以滿定不同規(guī)格不銹鋼材料的氛弧焊接，已成功應(yīng)用于某型一次鋅氧化根電池的生產(chǎn)焊接工序中。關(guān)鍵詞 鋅氧化銀電池，氬弧焊接，監(jiān)控分類號(hào) TM 911． 16 某型自動(dòng)激活一次鋅氧化銀電池組是采用不銹鋼材料做殼體，每組電池焊接工序多達(dá)十幾道，因此焊接質(zhì)量直接影響著電池組的質(zhì)量。隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，特別是環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們希望遠(yuǎn)離焊接現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離，把焊接工藝由手工焊接提高到自動(dòng)化水平上，因此需要研制安全、無害、高質(zhì)量的自動(dòng)焊機(jī)。 應(yīng)用電視和攝像組成的監(jiān)視裝置及微機(jī)技術(shù)監(jiān)控焊接現(xiàn)場(chǎng)，控制氬弧焊接的熔深和調(diào)整焊接軌道的偏差，實(shí)現(xiàn)電池制造工藝中的焊接自動(dòng)化。
1實(shí)驗(yàn) 氬弧焊接過程控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示，主要由焊接裝置，I／O接口控制電路和監(jiān)控裝置組成。
1.1監(jiān)控裝置研制 監(jiān)控裝置由工業(yè)電視、攝像機(jī)、對(duì)講機(jī)和X－Y拖板控制電路組成，工作人員在操作間利用監(jiān)控裝置監(jiān)視和調(diào)整焊件焊接的全過程。圖2為X－Y拖板控制電路的框圖。 它采用步進(jìn)電機(jī)來調(diào)整焊炬與焊件之間的位置及軌道偏離誤差。選用BF1840 75型步進(jìn)電機(jī)接成三相雙拍分配器的工作方式，由于步進(jìn)電機(jī)線圈是感性負(fù)載，在通斷過程中會(huì)產(chǎn)生很大的過電壓，故在電路中加限流電阻和續(xù)流二極管起保護(hù)作用。信號(hào)源選用555集成電路組成多諧震蕩器。環(huán)形分配器由分離元件組成三穩(wěn)態(tài)電路，三穩(wěn)態(tài)電路由三個(gè)反向器通過電位門耦合，組成觸發(fā)電路，如圖3所示。功率放大電路采用二級(jí)放大，放大電流倍數(shù)由步進(jìn)電機(jī)的相電流與環(huán)形分配器的負(fù)載能力決定。
1.2焊接裝置研制 焊接裝置包括焊接電源、高頻起弧器和焊接通轉(zhuǎn)臺(tái)三部分�？刂坪附舆^程（弧焊）的主要參數(shù)是焊接電流和焊接速度（線速度）。焊接電源是采用大功率晶體管來提供焊接電流的，工作方式有脈沖和恒流，最大工作電流可達(dá)200 A，工作過程的各種動(dòng)作由工作人員在操作可用微機(jī)控制。高頻起弧器是依靠高壓擊穿電弧間隙來引燃電弧，然后再切斷高頻引弧電壓的裝置。高頻起弧器串聯(lián)在焊接電源中，為了防止高頻率入焊接回路，使高頻不必通過阻抗大的焊接變壓器，提高引弧效果，在電路中并聯(lián)兩個(gè)旁路電容。高頻起弧器控制電路如圖 4所示。焊接迦轉(zhuǎn)臺(tái)控制器用來控制焊什卡盤的正轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速是靠電阻分檔來調(diào)節(jié)。
1.3I/0接日控制電路研制 為氬弧焊機(jī)配制的微機(jī)，它的電控部分選用MI一CRO 84可編程序控制器，由主機(jī)、編程器及模塊組成。使用可記憶的存貯器來存放指令，執(zhí)行諸如邏輯、頁序、計(jì)時(shí)、記數(shù)等功能。通過模塊以控制各種工作機(jī)或工藝流程，它的抗干擾能力很強(qiáng)。選用B 354－001偷出模塊，將微機(jī)的邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換成若干個(gè)獨(dú)立的電玉輸出，控制氬弧焊機(jī)上的電磁閥線圈。編程時(shí)，首先根據(jù)工藝要求編制用戶流程圖，然后把它轉(zhuǎn)化成梯形圖，并對(duì)梯形圖內(nèi)各編程元件給予編號(hào)。把編制好的是序選人控制器，氦弧焊機(jī)就按照程序要求進(jìn)行過程控制。氬弧焊接過程流程圖如圖5所示。
2 結(jié)果和討論 在焊接技術(shù)中，焊口的熔深與焊接電流和焊接移力線速度有關(guān)。考察焊件質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)是焊接強(qiáng)度獎(jiǎng)大于80％本體強(qiáng)度。選用與不銹鋼電池組外殼同等規(guī)格的焊件做試驗(yàn)，為了使焊接強(qiáng)度＞ 80％的本體強(qiáng)度，對(duì)各種不同焊件的焊接工藝參數(shù)逐一進(jìn)行了研究，經(jīng)試驗(yàn)得到了焊接不銹鋼不同厚度的最優(yōu)焊接電流和焊接移動(dòng)線速度，以此確定的優(yōu)化焊接參數(shù)，對(duì)與不銹鋼電池組外殼同等規(guī)格的焊件進(jìn)行焊接，并作了焊件的破壞性技力試驗(yàn)，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。 從表1中可以看出，確定的焊接工藝規(guī)范完全達(dá)到了焊接強(qiáng)度的要求，該控制系統(tǒng)用在氬弧焊機(jī)上，已．經(jīng)生產(chǎn)了多批電池組，性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。
3 結(jié)論 利用微機(jī)控制氬弧焊接過程，同時(shí)應(yīng)用工業(yè)監(jiān)控裝置監(jiān)視焊接現(xiàn)場(chǎng)，控制焊伯的熔深和調(diào)整焊接軌道偏差，解決了手工操作帶來的焊接質(zhì)量難控制和不穩(wěn)定的弊病。提高了焊接質(zhì)量。焊接過程實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離，基本上消除了氬弧焊接對(duì)人的傷害，提高了焊接技術(shù)的自動(dòng)化水平。其微機(jī)控制技術(shù)可以應(yīng)用在化學(xué)電源的其它領(lǐng)域，它的抗干擾性在工作條件惡劣的環(huán)境中更顯突出。
1實(shí)驗(yàn) 氬弧焊接過程控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示，主要由焊接裝置，I／O接口控制電路和監(jiān)控裝置組成。
1.1監(jiān)控裝置研制 監(jiān)控裝置由工業(yè)電視、攝像機(jī)、對(duì)講機(jī)和X－Y拖板控制電路組成，工作人員在操作間利用監(jiān)控裝置監(jiān)視和調(diào)整焊件焊接的全過程。圖2為X－Y拖板控制電路的框圖。 它采用步進(jìn)電機(jī)來調(diào)整焊炬與焊件之間的位置及軌道偏離誤差。選用BF1840 75型步進(jìn)電機(jī)接成三相雙拍分配器的工作方式，由于步進(jìn)電機(jī)線圈是感性負(fù)載，在通斷過程中會(huì)產(chǎn)生很大的過電壓，故在電路中加限流電阻和續(xù)流二極管起保護(hù)作用。信號(hào)源選用555集成電路組成多諧震蕩器。環(huán)形分配器由分離元件組成三穩(wěn)態(tài)電路，三穩(wěn)態(tài)電路由三個(gè)反向器通過電位門耦合，組成觸發(fā)電路，如圖3所示。功率放大電路采用二級(jí)放大，放大電流倍數(shù)由步進(jìn)電機(jī)的相電流與環(huán)形分配器的負(fù)載能力決定。
1.2焊接裝置研制 焊接裝置包括焊接電源、高頻起弧器和焊接通轉(zhuǎn)臺(tái)三部分�？刂坪附舆^程（弧焊）的主要參數(shù)是焊接電流和焊接速度（線速度）。焊接電源是采用大功率晶體管來提供焊接電流的，工作方式有脈沖和恒流，最大工作電流可達(dá)200 A，工作過程的各種動(dòng)作由工作人員在操作可用微機(jī)控制。高頻起弧器是依靠高壓擊穿電弧間隙來引燃電弧，然后再切斷高頻引弧電壓的裝置。高頻起弧器串聯(lián)在焊接電源中，為了防止高頻率入焊接回路，使高頻不必通過阻抗大的焊接變壓器，提高引弧效果，在電路中并聯(lián)兩個(gè)旁路電容。高頻起弧器控制電路如圖 4所示。焊接迦轉(zhuǎn)臺(tái)控制器用來控制焊什卡盤的正轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速是靠電阻分檔來調(diào)節(jié)。
1.3I/0接日控制電路研制 為氬弧焊機(jī)配制的微機(jī)，它的電控部分選用MI一CRO 84可編程序控制器，由主機(jī)、編程器及模塊組成。使用可記憶的存貯器來存放指令，執(zhí)行諸如邏輯、頁序、計(jì)時(shí)、記數(shù)等功能。通過模塊以控制各種工作機(jī)或工藝流程，它的抗干擾能力很強(qiáng)。選用B 354－001偷出模塊，將微機(jī)的邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換成若干個(gè)獨(dú)立的電玉輸出，控制氬弧焊機(jī)上的電磁閥線圈。編程時(shí)，首先根據(jù)工藝要求編制用戶流程圖，然后把它轉(zhuǎn)化成梯形圖，并對(duì)梯形圖內(nèi)各編程元件給予編號(hào)。把編制好的是序選人控制器，氦弧焊機(jī)就按照程序要求進(jìn)行過程控制。氬弧焊接過程流程圖如圖5所示。
2 結(jié)果和討論 在焊接技術(shù)中，焊口的熔深與焊接電流和焊接移力線速度有關(guān)。考察焊件質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)是焊接強(qiáng)度獎(jiǎng)大于80％本體強(qiáng)度。選用與不銹鋼電池組外殼同等規(guī)格的焊件做試驗(yàn)，為了使焊接強(qiáng)度＞ 80％的本體強(qiáng)度，對(duì)各種不同焊件的焊接工藝參數(shù)逐一進(jìn)行了研究，經(jīng)試驗(yàn)得到了焊接不銹鋼不同厚度的最優(yōu)焊接電流和焊接移動(dòng)線速度，以此確定的優(yōu)化焊接參數(shù)，對(duì)與不銹鋼電池組外殼同等規(guī)格的焊件進(jìn)行焊接，并作了焊件的破壞性技力試驗(yàn)，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。 從表1中可以看出，確定的焊接工藝規(guī)范完全達(dá)到了焊接強(qiáng)度的要求，該控制系統(tǒng)用在氬弧焊機(jī)上，已．經(jīng)生產(chǎn)了多批電池組，性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。
3 結(jié)論 利用微機(jī)控制氬弧焊接過程，同時(shí)應(yīng)用工業(yè)監(jiān)控裝置監(jiān)視焊接現(xiàn)場(chǎng)，控制焊伯的熔深和調(diào)整焊接軌道偏差，解決了手工操作帶來的焊接質(zhì)量難控制和不穩(wěn)定的弊病。提高了焊接質(zhì)量。焊接過程實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離，基本上消除了氬弧焊接對(duì)人的傷害，提高了焊接技術(shù)的自動(dòng)化水平。其微機(jī)控制技術(shù)可以應(yīng)用在化學(xué)電源的其它領(lǐng)域，它的抗干擾性在工作條件惡劣的環(huán)境中更顯突出。
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