高频焊接篇1
关键词：高频焊接 原理 控制 要点
高频焊用于碳钢焊管生产已经有60多年的历史，高频焊接具有较大的电源功率，对不同材质、口径和壁厚的钢管都能达到较高的焊接速度（比氩弧焊的最高焊接速度高出l0倍以上）。高频焊接技术的出现和成熟，直接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（ERW）生产的关键工序。高频焊接质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度、质量等级和生产速度。
作为焊管生产制造者，必须深刻了解高频焊接的基本原理；了解高频焊接设备的结构和工作原理；了解高频焊接质量控制的要点。
1高频焊接的基本原理
所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz～400KHz的高频电流。高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。
集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小，集肤效应越显著。这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比。通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。
邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。
这两种效应是实现金属高频焊接的基础。高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面，而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。电流的速度是很快的，它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热、熔融，并通过挤压实现对接。
2 高频焊接设备的结构和工作原理
高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气―机械系统，高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成，它的作用是产生高频电流并控制它；成型机由挤压辊架组成，它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压，排除钢板表面的氧化层和杂质，使钢板完全熔合成一体。
近年来，某些设备制造公司开始采用了固态模块式结构，大大提高了焊接可靠性，保证了焊接质量。如某公司设计的高频焊机由以下部分组成：整流及控制单元（CRU），逆变器，匹配及补偿单元（IMC），CRU与IMC间的直流电缆，IMC到线圈或接触组件。感应加热系统的输出功率控制是通过控制逆变器的输出电流来控制的，上述控制是通过一个用来控制三极管驱动器的功率控制卡完成的。
3高频焊接质量控制的要点
在钢管高频焊接过程中，焊接工艺及工艺参数的控制、感应圈和阻抗器位置的放置等对钢管焊缝的焊接质量影响很大。
3.1 钢管焊缝开口角的控制
钢带进入焊管机组经成型辊成型、导向辊定向后，形成有开口间隙的钢管管坯。由于邻近效应的作用，当高频电流通过钢板边缘时，钢板边缘会形成预热段和熔融段，熔融段被剧烈加热时，其内部的钢水被迅速汽化并爆破喷溅出来，形成闪光。
开口角的大小对于熔融段有直接的影响。开口角小时邻近效应显著，有利提高焊接速度，但开口角过小时，预热段和熔融段变长，而熔融段变长的结果，使得闪光过程不稳定，容易形成深坑和针孔，难以压合。由于热量过大，还会造成焊缝烧损，熔化金属飞溅，影响焊缝的焊接质量。开口角过大时，熔融段变短，闪光稳定，但是邻近效应减弱，焊接效率明显下降，功率消耗增加，会使焊缝焊接不良而产生未熔合或开裂。同时在成型薄壁钢管时，开口角太大会使管的边缘拉长，产生波浪形折皱。一般在2°～6°内调节开口角为宜，生产薄板时速度较快，挤压成型时要用较小的开口角；生产厚板时车速较慢，挤压成型时要用较大的开口角。
3.2 高频感应圈位置的调控
感应圈应放置在与钢管同一中心线上，感应圈与钢管表面间距小时效率较高，但容易造成感应圈与管材之间的放电，一般要保持感应圈离钢管表面有5～8 mm的空隙为宜。
感应圈前端距挤压辊中心线的距离，在不烧损挤压辊的前提下，应视钢管的规格而尽量接近。若感应圈距挤压辊较远时，有效加热时间较长，热影响区宽，使得钢管焊缝的强度下降或未焊透；反之感应圈易烧毁挤压辊。
3.3 阻抗器位置的调控
阻抗器是一个或一组焊管专用磁棒，其作用是使感应圈、管坯焊缝边缘与磁棒形成一个电磁感应回路，产生邻近效应，涡流热量集中在管坯焊缝边缘附近，使管坯边缘加热到焊接温度。
阻抗器的截面积通常应不小于钢管内径截面积的70，阻抗器应与管子同心安放，阻抗器与管内壁的间隙一般取6～15 mm，管径大时取上限值。
阻抗器与焊接点的位置距离也影响焊接效率，其头部与焊接点的间距取10～20 mm，同理，管径大时取大的值。如阻抗器位置放置的不好，影响焊管的焊接速度和焊接质量，使钢管产生裂纹。
3.4 高频焊接工艺参数―― 输入热量的控制
当高频输入的热量不足且焊接速度过快时，使得被加热的管体边缘达不到焊接的温度，钢铁仍保持其固态组织而焊接不上，形成了未熔合或未焊透的裂纹，会造成虚焊，脱焊，夹焊等未焊合缺陷；当高频输入热量过大且焊接速度过慢时，使得被加热的管体边缘超过了焊接温度，容易产生过热甚至过烧，使焊缝击穿，造成金属飞溅而形成缩孔，造成严重喷溅、针孔、夹渣等缺陷。从公式（1）、（2）中可知，可以通过调整高频焊接电流（电压）或调整焊接速度的方法，来控制高频输入热量的大小，从而使钢管的焊缝既要焊透又不焊穿，获得焊接质量优良的钢管。
输入热量要根据管壁厚度和成型速度来调整确定，不同成型方式，不同的机组设备，不同的材料钢级，都需要我们从生产第一线去总结，编制适合自己机组设备的高频工艺。
3.5挤压力
挤压力也是高频焊接的主要参数。理论计算认为挤压力应为100～300MPa，但实际生产中这个区域的真实压力很难测量。一般都是根据经验估算，换算成管子边部的挤压量。不同的壁厚取不同的挤压量，通常2mm以下的挤压量为t；3～6 mm时为0.5t～ t；6～10 mm时为0.5t；10 mm以上时为0.3t～0.5t。
4高频焊接常见的问题、原因及其解决方法
⑴焊接不牢，脱焊，冷叠；
原因：输出功率和压力太小。
解决方法：1 调整功率；2 调节挤压力。
⑵焊缝两边出现波纹；
原因：开口角太大。
解决方法：1 调整导向辊位置；2 调整实弯成型段；3 提高焊接速度。
⑶焊缝有深坑和针孔；
原因：出现过烧。
解决方法：1 调整导向辊位置，加大开口角；2 调整功率；3提高焊接速度 。
⑷焊缝毛刺太高；
原因：热影响区太宽 。
解决方法：1提高焊接速度；2 调整功率。
⑸夹渣；
原因：输入功率过大，焊接速度太慢 。
解决方法：1 调整功率；2 提高焊接速度 。
⑹焊缝外裂纹；
原因：母材质量不好；受太大的挤压力 。
解决方法：1 保证材质；2 调整挤压力 。
⑺错焊，搭焊
原因：成型精度差。
解决方法：调整机组成型模辊。高频焊接篇2
关键词：AZ31B镁合金，MIG焊接，微观组织
镁合金具有密度小，比强度、比刚度高等优点，是理想的环保与节能材料，在汽车、航空航天、国防军工等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景[1-3]。高质量、高效率的连接技术是镁合金广泛应用的基础。脉冲MIG焊接采用脉冲电弧可以控制总的平均电流在低于喷射过渡临界电流值下，获得较大的熔深。同时可获得良好的焊接接头组织和性能。
本文采用脉冲MIG焊接方法焊接AZ31B镁合金，观察焊缝成形情况，分析焊缝组织，为进一步研究高效率高质量的镁合金MIG焊接方法提供理论基础。
1.试验材料
试验将AZ31B镁合金板（200mm×50mm×8mm）作为母材，进行对接焊接，开Y形坡口，破口角度为60°，钝边1.5mm。焊接材料为Φ1.6mm AZ31镁合金焊丝。母材和焊丝的化学成分见表1。
2.焊接参数对焊缝成形的影响
通过改变焊接时平均电流、脉冲频率、电弧电压值来观察焊缝成形情况。
在其它工艺参数一定的情况下，平均电流为160A～187A。随着平均电流的增加焊缝的熔深和熔深和熔宽都有所增加。当平均电流为160A时，熔滴以滴状过渡，焊接过程中飞溅较大。当平均电流增加到178A时，焊接过程较稳定，实现了脉冲喷射过渡，但是没有焊透。而当平均电流增大到187A时，焊接热输入量增大，母材和焊丝金属熔化较多而出现了塌陷现象。
在其它工艺参数一定的情况下，脉冲频率为2HZ～4HZ。熔深随着脉冲频率的增加而增大，而熔宽没有太大变化。较低脉冲频率时，焊接过程不稳定，飞溅大。随着脉冲频率的增加，在脉冲时间熔滴过渡较多，熔池尺寸增大。如果脉冲频率选择过高，熔滴过渡太多相当于连续焊接，脉冲焊接意义不大。
基于以上试验结果，将焊接工艺参数调整为：平均电流为187A，脉冲频率为2.5Hz，平均电压为23.6V，焊接速度为460mm/min-1。焊接时飞溅较小，焊接过程较稳定，得到了良好的焊接接头（见图1），此焊接规范参数较好。
3.焊接参数对焊接接头组织的影响
3.1. 平均电流的影响
随着平均电流的增加焊缝组织粗化（见图2），焊缝平均晶粒尺寸由19μm增加到36μm。焊接热影响区组织明显比焊缝组织粗大。焊接接头组织粗化的原因在于，平均电流增大使焊接热源输入给单位长度焊缝的热能增加，焊接熔池冷却速度降低而导致焊缝晶粒粗化。同样，焊接热影响区的温度升高而致使其晶粒长大。
3.2. 脉冲频率的影响
不同脉冲频率下焊缝区的微观组织见图3。随着脉冲频率的增大，焊缝区晶粒粗化。这是由于脉冲频率增大，焊接热输入随之增加而致使焊缝区晶粒粗大。较低的脉冲频率使焊丝熔化较少，在焊丝末端形成较大熔滴进行过渡。此时又会造成较大的焊接飞溅带走一部分热量，焊接热输入较小，焊接熔池冷却较快，焊缝晶粒较细小。如果脉冲频率太大，熔滴过渡太多相当于连续焊接，脉冲焊接意义不大。
4.结论
4.1.采用脉冲MIG焊接时，可在平均电流小于喷射过渡的临界电流下实现脉冲喷射过渡，焊接时飞溅较小，焊缝成形情况良好。
4.2.随着平均电流的增加，焊接热源输入给单位长度焊缝的热能增加，致焊缝晶粒粗化。同时焊接热输入增加，焊接热影响区的温度升高而导致晶粒长大区。
4.3.脉冲频率从2Hz增加到4Hz时，焊缝区晶粒较粗大。如果脉冲频率太小，焊接时会形成较大熔滴，大滴过渡时又造成较大飞溅，使焊缝成形情况不良；若脉冲频率太大，熔滴过渡太多相当于连续焊接，脉冲焊接意义不大。
参考文献：
[1]叶久新， 陈明安等. 镁合金及其成型技术在工业中的应用. 湖南大学学报， 2002， 29（3）： 112-116
[2]张士宏， 王忠堂等.镁合金的塑性加工技术. 金属成形工艺， 2002， 21（5）： 1-4
[3]刘环， 周荣， 蒋业华， 卢德宏. 镁合金成形技术及应用.昆明理工大学学报，2002，27（6）：60-64高频焊接篇3
一、引言：有时侯我们自以为简单的事情，当做起来时才知道并不是我们想象的那么简单。但是当你做完这件事情后，你会发现这件事并没有想象中的那么难!!!任何一件事要做好都要掌握一定的技术，还必须具备一定的素质才能完成。要了解一项工种，掌握焊接和电子工艺的操作技术，光靠看书本和讲解是不行的。所谓实习就是要我们自己实际的去练习，去操作。要真正的把从书本的理论知识转到实际操作、实践中去。还有就是不能由着自己的性子来操作，一定要在老师的指导、讲解下进行操作，严格遵守操作规程，不可自己耍小聪明。
二、调幅中波收音机的电路方框图，电路图，信号的流程如下：
由于某种原因，其电路图没有上传，敬请谅解!!!
收音机的基本工作原理：
天线收到电磁波信号，经过调谐器选频后，选出要接收的电台信号。同时，在收音机中，有一个本地振荡器，产生一个跟接收频率差不多的本振信号，它跟接收信号混频，产生差频，这个差频就是中频信号。中频信号再经过中频选频放大，然后再检波，就得到了原来的音频信号。音频信号通过功率放大之后，就可送至扬声器发声了。天线接收到的高频信号通过输入电路与收音机的本机振荡频率(其频率较外来高频信号高一个固定中频，我国中频标准规定为465KHZ)一起送入变频管内混合——变频，在变频级的负载回路(选频)产生一个新频率即通过差频产生的中频，中频只改变了载波的频率，原来的音频包络线并没有改变，中频信号可以更好地得到放大，中频信号经检波并滤除高频信号。再经低放，功率放大后，推动扬声器发出声音。
三、安装前的准备工作：
所需的基本工具：电烙铁(焊枪)、烙铁架、松香、万用表、镊子、尖嘴钳、偏口钳、螺丝刀。
焊接工艺要求：1、在焊接之前要仔细的查看个元件的个数，以及用万能表测试个元件性能是否为良好的。2、要清楚的识别元件种类和作用。3、在焊接时要注意电烙铁的角度，要使电烙铁、焊锡丝与电路板三位一体，要注意焊锡丝的用量，如果多了可能会影响其它元件的焊接也不美观，少了也许会焊不牢固。4、在撤离电烙铁的同时要保证电路板不要晃动以免产生虚焊，在之后的调试过程中不容易找出错误的所在。5、在焊接三极管的时候要注意分清它的集电极、基础极和发射极。6、在总体的焊接中要服从后级向前级安装，先小后大的原则。
焊接工艺实训的体会：在电焊的收音机的时候，学会电焊应该是我最大的收获，下面简单介绍以下焊接的体会，焊接最需要注意的是焊接的温度和时间，焊接时要使电烙铁的温度高于焊锡，但是不能太高，以烙铁接头的松香刚刚冒烟为好，焊接的时间不能太短，因为那样焊点的温度太低，焊点融化不充分，焊点粗糙容易造成虚焊，而焊接时间长，焊锡容易流淌，使元件过热，容易损坏，还容易将印刷电路板烫坏，或者造成焊接短路现象。
四、收音机的安装与调试过程：
安装：1. 首先对照元件明细表认清元件，核对数量。然后用两只?2.5X4的丝杆把可变电容器拧在线路板上。
2. 把三只中频变压器和二只音频变压器对照印制板电路图安装在线路板上，这样一来线路板就被装上的几个件分隔成了几块，然后再找出每一块中需要安装的元件，一一对号安装，这样不易出错，也比较容易。安装过程中注意，二极管、三极管、电解电容器的极性，不要装错。
3. 焊接把所有元件都插上后，剪去多余的引脚，只留下离铜箔2-3mm长开始焊接，注意焊接时，电烙铁头上要有少量焊锡，烙铁头要接触到元件的引脚与铜箔，这时把焊锡丝触到烙铁头上，焊锡丝就会很快融化，把元件的引脚与铜箔连为一体，烙铁很快离开，这样就焊好了。焊接技术是教学大纲中规定学习的内容，同学们应认真学好焊接技术。
4. 成装：板焊好后，在电位器和双联上安上拨轮，用四条电线连上喇叭、正极片与弹簧。并将正极片、弹簧分别插入机壳。要求：四条电线的长度要合适，尤其是每条电线两头露出的铜丝不要太长(露出3mm为宜)，以防与其它地方短路。
5. 直流测量：线路板上留有4个测电流的口，用万用表，分别在这4个口处测量三极管的静态工作电流：IC1=0.5MA左右，IC2=1.5MA，IC4=3MA，IC5.6=6MA。测量合适后要用焊锡将电流口封住，这时收音机就响了。如果遇到哪一级电流太小或太大要重点检查该级的二、三极管极性是否装错，周围元件是否装错，是否有焊接短路的现象。
调试：1.频率调整：(1)将调谐拨轮指示线转到530处，音量电位器开到最大，用学生信号源给出465KHz调幅信号，让收音机靠近信号源，即可收到调制信号叫声，这时分别调两只中频变压器(绿色、白色)的磁帽，使声音最大。(2)把信号源的频率改为530KHz，调红色中频变压器(即震荡线圈)的磁帽收到调制信号叫声，再移动磁棒上线圈的位置，使声音最大，用蜡封住线圈。(3)把调谐拨轮指示线转到1600出，让信号源输出1600KHz调幅信号，调微调电容器C1b，收到调制信号叫声，然后调整微调电容器C1a，使声音最大，即调整完毕。高频焊接篇4
关键词：震动摩擦；原理；方法；应用
超声波塑料焊接的原理，超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时间还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积。
超声波焊接热塑性制件的最普通的方法是超声波焊接。这种方法是采用低振幅，高频率（超声波）振动能量使表面和分子摩擦产生焊接相连热塑性制件所需的热量。（正弦超声波振动）超声波焊接在20-50kHz的频率范围内发生，其一般振幅范围为15-60um。在低达15kHz（较高振幅）的声频有时用于较大制件或较软材料。焊接过程通常在0.5-1.5s内发生。焊接工艺变量包括焊接时间，焊头位置和焊接压力。超声波焊接设备通常用来焊接中，小尺寸的热塑性塑料制件，而很大的制件可用多点焊接。超声波焊接方法可根据焊接时间或焊缝位置（塌陷距离）或焊接能量控制。也对焊接压力和冷却时间提供附加控制。超声波焊接设备一般不是在20kHz就是在40kHz频率下运行，20kHz装置更常用。热塑性塑料在超声波振动作用下，由于表面分子间摩擦生热而使两块塑料熔接在一起的焊接方法。热塑性塑料焊接时，舌榫的设计保证在焊接周期中对位方便。焊线设计纤细，但必须有足够的可熔化材料令焊接面熔合。具体设计方式要视乎应用在焊接何种工件设备中。焊接压力、震幅等参数可调，保证焊头能接触到焊接面并施压，下工件为接受压力部份，置于底模中不动。焊头因产生超声波高频，令上工件生热震动，因而能与下工件熔合，焊头停止震动后，压力保持，令熔解位置冷却成型。整个焊接时间大多为少于一秒。
超音波焊接在塑料制品中的熔焊应用方法：（1）熔接法：以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的接合面产生摩擦热而瞬间熔融接合，焊接强度可与本体媲美，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品所带来的不便，实现高效清洁的熔接。（2）铆焊法：将超音波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。（3）埋植：藉着焊头之传道及适当之压力，瞬间将金属零件（如螺母、螺杆等）挤入预留入塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。（4）成型：本方法与铆焊法类似，将凹状的焊头压着于塑胶品外圈，焊头发出超音波超高频振动后将塑胶溶融成形而包覆于金属物件使其固定，且外观光滑美观、此方法多使用在电子类、喇叭之固定成形，及化妆品类之镜片固定等。（5）点焊：将二片塑胶分点熔接无需预先设计焊线，达到熔接目的。对比较大型工件，不易设计焊线的工件进行分点焊接，而达到熔接效果，可同时点焊多点。（6）切割封口：运用超音波瞬间发振工作原理，对化纤织物进行切割，其优点切口光洁不开裂、不拉丝。高频焊接篇5
关键词：脉冲TIG弧；电学特性；研究现状；
Abstract: This paper summarizes and discusses the study status of pulse TIG electricity properties, thinking that the understanding of the foundation and objects of pulse TIG electricity properties is clear at present, with the direction of stiffness, pressure, anode behavior, power, frequency, physical characteristics, arc stability, while the defects in waveform and frequency.
Key words: pulse TIG arc; electricity properties; study status
中图分类号：O441.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1． 脉冲TIG焊
脉冲TIG焊在工艺上的主要特点在于采用可控的脉冲电流来加热工件，其电弧线能量低，适于焊接薄板或者超薄板；电脉冲规范调整参数多，有利于精确控制焊接能量及其分布。
脉冲TIG焊按照直交流划分为直流脉冲TIG焊和交流脉冲TIG焊。
脉冲TIG焊使用的脉冲频率范围目前主要有两个区域：一个区域是0.5～10Hz，是应用最广泛的一种，称为低频TIG焊，另一个区域是10KHz～30KHz，称为高频TIG焊。其中，在10Hz～10KHz范围内，由于电弧的闪烁和噪声而应用很少。
2． 脉冲TIG弧电学特性的研究现状
电学特性是脉冲TIG弧其研究的一个重要方面，主要包括其电流密度、阳极行为、高频效应等。
在国外，二十世纪八十年代初期制造的脉冲TIG焊接电源已经达到了20KHz的水平，当时一些国外学者对此进行了研究。
T. Yamaoto等对电弧的挺度和脉冲频率的关系进行了研究。结果表明：随着电弧脉冲频率的增加，电弧挺度增加，但当脉冲频率超过5KHz时，电弧的挺度和频率的关系已不明显，此时的电弧挺度只是脉冲值与占空比的函数。
随后George E. Cook等对直流TIG弧与脉冲TIG弧的电弧压力进行了定量研究。经研究发现：在同等的输入功率条件下，脉冲TIG弧的电弧压力比直流TIG弧的压力可大至十倍，然而随着占空比的增大，脉冲TIG弧的电弧压力迅速下降，直至接近直流。
这方面的研究在国内开始于二十世纪九十年代，国内学者对高频脉冲TIG弧的机理以及工艺进行了深入细致的研究。
赵家瑞、孙栋、胡绳荪等在对20KHz以下高频脉冲TIG焊电弧的阳极行为进行了研究。首次测定了高频脉冲TIG焊电弧阳极的平均电流密度分布和中心电流密度动态过程，发现电弧阳极平均电流密度径向分布可用正态分布函数来描述，见图1。
电弧阳极电流密度随脉冲频率提高而增大，电流分布半径随频率增加而减小，脉冲频率进一步提高，其变化速度减慢，最后趋于稳定。
通过对高频TIG焊电弧阳极轴向压力分布进行测定，发现其轴向压力分布可用分段函数描述，靠近电弧中心部分符合正态分布，而靠近电弧边缘部分符合指数分布。电弧中心轴向压力，开始随频率增加而增加，当频率为5KHz时达到最大值，然后，随脉冲频率增加而减小。电弧阳极轴向压力随着电流增大而显著增大，随着弧长增大而减小。
通过高频TIG焊电弧阳极电流密度动态过程的测定，赵家瑞等还发现在脉冲边沿存在一个电流密度尖峰，它是产生高频压缩效应的主要原因，从而明确了高频TIG焊电弧高频效应的实质。实验证明，焊接精密薄件，采用脉冲频率为20KHz左右的小电流焊接工艺，其电弧能量密度、轴向压力均适中，且电弧稳定，噪音小，焊缝成型好。
赵家瑞，李义丹研究了高频TIG焊电弧功率特征和高频效应机理以及它们之间的关系。通过研究脉冲焊电弧的电流电压波形，发现电弧功率随着频率增加而提高，由此提出自由电弧在脉冲电流作用下，其形态的动态过程属于惯性系统的假设，并用20000幅/s的高速摄影进行了验证，通过对惯性系统电弧的可控性分析，发现自由电弧可由高频脉冲电流控制在非稳定状态上，此时电弧脉冲电压明显提高，据此认为这就是电弧高频效应的机理。同时还研究了影响高频效应的几个主要因素，着重分析了维弧电流的作用，提出高频条件下由于电弧惯性，瞬间电流停止并不会导致电弧的熄灭，高频焊不需要维弧电流。利用电弧惯性导出脉冲电压及电弧功率与脉冲频率的关系，认为在相同平均电流情况下，电弧功率随脉冲频率增加而提高，并在频率达到一定值后功率基本不变。
杨立军等研究了小电流TIG焊电弧的物理特性。根据电弧的热力学分析建立了电弧的数学模型，根据此数学模型和数值积分法编制了相应的计算机仿真程序，进行了小电流TIG焊电弧的数字仿真研究，分析了仿真结果和电弧动态特性的影响因素。其中电弧数学模型的获得基于以下认识：
（1）电弧是具有热惯性的，电弧电阻也具有惯性，因而在电流突变时电阻不能突变。
（2）电弧起始点与终止点都在直流电弧静特性伏安曲线上。
小电流电弧的静特性见图2所示的QP段，为下降特性，这是在电弧的电流和电压的相对稳定状态或以足够缓慢的速率变化时的瞬时值。当电流以阶跃信号的方式由Q点变化到P点时，电弧电压将沿QCP曲线变化。由Mayr方程，得到焊接电弧的传递函数
(1)
式中，为Q点电弧的静态电阻；为QP段的微分电阻；为焊接电弧的时间常数，由电弧本身的热物理和电磁过程决定，表明电流突变时电压的变化惯性。可以看出焊接电弧的传递函数包含一个一阶微分环节和一个惯性环节，在电流较大、弧长较短时，较小，可以将式（1）简化为惯性环节。
(2)
董天顺等建立了同样的数学模型，重点分析了脉冲电流和脉冲TIG焊电弧的时间常数对电弧动态特性的影响。为分析、研究小电流TIG焊电弧的动态特性提供了一条新的途径。高频焊接篇6
(1)学习识别简单的电子元件与电子线路；
(2)学习并掌握收音机的工作原理；
(3)按照图纸焊接元件，组装一台收音机，并掌握其调试方法。
二、实习器材介绍：
(1)电烙铁：由于焊接的元件多，所以使用的是外热式电烙铁，功率为30w，烙铁头是铜制。
(2)螺丝刀、镊子等必备工具。
(3)松香和锡，由于锡它的熔点低，焊接时，焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢固，焊点光亮美观。
(4)两节5号电池。
三、实习目的：
同金工实习的意义是一样的金工实习要求我都日常的机械车床，电子技术实习的主要目的就是培养我动手能力。劳动工具能够熟练使用，能够自己动手做出一个像样的东西来。而电子技术实习就要我对电子元器件识别，相应工具的操作，相关仪器的使用，电子设备制作、装调的全过程，掌握查找及排除电子电路故障的常用方法有个更加详实的体验，不能在面对这样的东西时还像以前那样一筹莫展。有助于我对理论知识的理解，协助我学习专业知识。使我对电子元件及收音机的装机与调试有一定的感性和理性认识，打好日后深入学习电子技术基础。同时实习使我获得了收音机的实际生产知识和装配技能，培养理论联系实际的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强独立工作的能力。同时也培养同学之间的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。
具体目的如下：
1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。
2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。
3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。
4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件图书。
5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字万用表。
6.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。
四、原理简述：
zx-921型收音机是由8个三极管和2个二极管组成的，其中bg1为变频三极管，bg2、bg3为中频放大三极管，bg4为检波三极管，bg5、bg6组成阻容耦合式前置低频放大器，bg7、bg8组成变压器耦合推挽低频功率放大器。该机的主要技术指标为：
频率范围：中波530～1605khz
中频：465khz
灵敏度：小于lmv／m
选择性：大于16db
输出功率：56mw～140mw
电源：1.5×2v(1.5v干电池二节)
zx-921型收音机电路原理图
(一)调谐、变频电路
l1（线圈）从磁性天线(磁棒)上感应出的电台信号，经由l1和cl-a（双联电容）组成的输入调谐回路选择后，只剩下需要的电台信号，该信号耦合给l2（线圈），并由l2送bg1的基极和发射极。由于调谐回路阻抗高，约为100kω，三极管输入阻抗低，约为1～2kω。要使它们的阻抗匹配，使信号输出最大，就必须适当选择l1与l2的圈数比，一般取l1为60～80圈，l2取l1的十分之一左右。以改变输人回路的高端谐振频率，使之始终低于本机振荡频率465khz。所以微调电容c主要用于调整波段高端的接收灵敏度。相反，微调电容c对波段低端接收灵敏度的影响极小，这是因为在波段低端双连可变电容器cl-a几乎全部旋进，这时cl-a的电容量很大，约为200多微微法，微调电容器c的电容量的变化对它来说便可忽略不计。来自l2经输入调谐回路选择的信号电压一端接bg1的基极，另一端经c2旁路到地，再由地经本振回路b2次级下半绕组，然后由c3耦合送bg1的发射极。与此同时，来自本机振荡回路的本机振荡信号由本振线圈次级抽头b2输出，经电容c3耦合后注入bg1的发射极；本机振荡信号的另一端，即本振线圈次级另一端，经地由c2耦合到l2的一端，并经l2送bg1的基极。由于l2线圈只有几匝，电感量很少，它对本机振荡信号的感抗可忽略不计。
可认为由c2耦合的本振信号是直送bg1基极，因此。这样在bg1三极管的发射结同时加有两个信号，频率分别为f振、f外。只要适当地调整bg1上偏置电阻r使bg发射结工作在非线性区(这时对应bg1集电极电流ic为o.20.4ma则f振、f外信号经bg1混频放大后将由集电极输出各种频率成分的信号。由b3中频变压器初级绕组与电容组成的465khz并联谐振电路，选出465khz中频信号，并将之经中频变压器耦合至次级绕组，输出送中频放大电路进行中频信号放大处置。本机振荡回路中可变电容c1-b或简称振荡连)两端并接一个微调电容器，主要作用是调整收音机波段高端的覆盖范围，其功能与输入调谐回路中的电容一样。收音机波段低端的覆盖范围调整是调节b2本机振荡线圈的磁心，当将b2中的磁心越往下旋(用无感螺丝刀顺时针转动磁心)线圈的电感量就越大，这时本机振荡频率就越低，对应接收的信号频率也越低。
(二)中频放大电路
一般收音机的中频放大倍数要达到1000倍，中频放大电路的主要任务是放大来自变频级的465khz中频信号。收音机的灵敏度、选择性等技术指标主要取决于中频放大器。因此，中放三极管的放大倍数取β=70左右。β值不能取得太高，否则将引起中频放大器自激啸叫。b3b4和b5分别是第一中频变压器、第二中频变压器和第三中频变压器，都是单调谐中频变压器，初级绕组分别与各自电容器组成并联谐振电路，谐振频率为465khz电路中它主要起选频、中频信号耦合和阻抗匹配作用。来自变频三极管bgl集电极的中频信号，经b3选频后，由b3次级绕组输出，一端经电容c4c5后送往bg2发射极，另一端送往bg2基极。该信号经bg2放大后由集电极输出，并再经b4选频进一步滤除非中频信号后由b4次级绕组耦合输出：同样，b4输出的中频信号一端送往bg3基极，另一端经c6r8后送往bg3发射极，中频信号经bg3再一次放大后由集电极输出送往b5中频变压器。来自bg3集电极已经过两级中频放大的中频信号，经b5再一次选频后，由b5次级绕组输出，送往检波电路进行解调处理。上述的两级中频放大电路中，各极工作状态的确定要考虑到不同的需要。
(三)检波器及自动增益控制电路
检波电路主要由检波三极管bg4、滤波电容c8和检波电阻r9、w组成。来自b5次级经中频放大器放大的中频信号送往三极管bg4的基极和发射极，发射结相当于二极管，检波后输出信号的变化规律和高频调幅波包络线基本一致。收音机的检波输出音频信号强度也能自动地在一定范围内保持不变。
(四)低频前置放大与功率放大电路
来自音量电位器w中心滑片的音频信号，经c10耦合到bg5的基极，通过由bg5、bg6组成的阻容耦合低频前置放大器放大后，由bg6集电极送往输入变压器b6的初级。为了保证前置放大器有较大的功率增益和较小的失真，取bg6的集电极静态工作电流为2～3ma。来自bg6集电极的音频信号经输入变压器阻抗变换后，耦合输出两组相位差互为180o的音频信号，然后分别送往bg7、bg8的基极和发射极，bg7、bg8组成变压器耦合推挽低频功率放大器。由于电路上下是完全对称的，来自输入变压器的音频信号，经bg7、bg8功率放大后送往喇叭。r15是交流负反馈电阻，其作用是改善低频放大器的音质。
五、实习步骤：
(一)熟悉电路元件，掌握烙笔的使用方法
老师发给我们每人一块电路板，这是别人上一届的学长们做好的电路摸板。老师只是叫我们用烙笔把各种电路元件拆下来，通过拆的过程，使我们熟练掌握烙笔的使用方法，同时使我们熟悉电路元件的焊接过程。
(二)发收音机装配零件，检查和熟悉各种零件
老师让我们多次熟悉收音机的电路图和熟悉电路元件，并调试元器件的好坏。
这一天的工作是相对轻松的，仅仅是熟悉电路图和学习使用常用电子仪器仪表，和识别检测常用的电子元件。
这一天最重要的就是常用电子元件的识别和检测。我们常见的电子元件就是电阻、电容、二极管和三极管。电阻上的色带是就是电阻的色环标记法，通过色环来表示电阻的大小，有效数字、倍率和允许误差。现在见到的电阻的色环有四道和五道的，四道环的有效数字是前两道环所代表，而五道环是由前三道所代表。接着识别电容器，电容用于交流耦合、滤波、隔断直流、交流旁路和组成振荡电路等，电容的标注分为直接标注和色标法。通过学习，我明白了直接标注的电容是用数字直接表示电容量，不标单位。标注1～4位整数时，其单位是pf，标注为小数时，其单位是μf。也有用三位数字表示容量大小，默认单位是pf，前两位是有效数字，第三位是有效倍率（10m），当第三位是9时，则对有效数字乘以0.1。而色标法则同电阻器的标注。检测电容的方法是利用电容的充放电特性，一般用万用表电阻档测试电容的充放电现象，两只表笔触及被测电容的两条引线时，电容将被充电，表针偏转后返回，再将两表笔调换一次测量，表针将再次偏转并返回。用相同的量程测不同的电容器时，表针偏转幅度越大说明容量越大。测试过程中，万用表指针偏转表示充放电正常，指针能回到∞，说明电容没短路，可视为电容完好。现在说明在模拟电路中常见的二极管，通常二极管有整流、检波、稳压、发光、发电、变容、和开关二极管等。检测二极管我们利用的是二极管的正向导电性，正向导通反向截止，可以判断管子的好坏。最后说明三极管的识别和检测，很明显，一般的三极管就是三个管脚，很容易识别，所以识别三极管重要的是识别三极管是hph或pnp型，以及各管脚所代表的极性。而这些的判断都需要使用万用表。判断极性：对圆柱型三极管，若管脚处接头有突出物，则将管脚冲上，顺时针依次为ebc极若没有突出物，则管脚根处间隙较大的两跟管脚对向自己，顺时针依次为ebc极。对半圆型三极管，将管脚向上，半圆向自己，顺时针为ebc极。判断三极管的类型：在基于以上极性判断的前提下，npn管，基极接黑表笔，测得电阻较小。pnp管正好相反。以上就是我对常用电子元件的识别和检测方法。
(三)熟悉收音机的装配图
我们在寝室里认真熟悉收音机的电路板的装配图。
(四)焊接各种零件并交收音机
这一天，我们就真正进入到电子技术实习的操作中去了，以前虽然接触过电烙铁，但毕竟没有实际操作过，总是怀有几分敬畏之心。而电子电路主要是基于电路板的，元器件的连接都需要焊接在电路板上，所以焊接质量的好坏直接关系到以后制作收音机的成败。因此对电烙铁这一关我们是不敢掉以轻心的。
影响焊接质量主要取决于焊接工具、助焊剂、焊料和焊接技术。对焊接工具、助焊剂、焊料这样的物品我们是没任何办法的，唯一可以改善的就是我们的焊接技术，所以焊接技术就直接决定了我们实习的成败。由于我们使用的电烙铁是新的，所以我们就免除了除锈的工序，直接将电烙铁预热，后上锡，以达到最佳焊接效果。
最终我们在这一天的实习中，焊接了十几个元件，起初没经验，将电阻立得老高，这样既不美观也不牢靠容易形成虚焊，之后有了经验就采取卧式法，既美观又牢靠，只是拆卸时稍微麻烦，需要别人帮忙。焊接时虽然胆战心惊，但还是总结出了心得，就是焊锡要用一点点下去，电烙铁要在锡水熔化后产生光亮就拿开，这样就能焊出光亮圆滑的焊点了。
将他们插好后就依次拆卸下来，先焊接电阻，再焊接瓷片电容（由于瓷片电容不分正负极，所以焊接同电阻）。然后是三极管，焊接时注意三极管的极性，管脚要放入相应位置。液体电容在装配时也要注意极性，防止接反，最后就是其他固定位置元件。
在组装收音机中，最重要的就是天线的安装，要将天线绕组区分开，分出匝数多的一侧和匝数少的一侧。用万用表测量匝数多的还是少的，电阻为零为一侧的绕组。将绕组多的焊接在电路板上的ab点上，绕组少的焊接在电路板上的cd点上。
焊接完电路板的电子元件后，就要处理电源同电路板的连接，扬声器同电路板的连接。将电源槽扬声器安装在收音机外壳的对应位置，用焊锡焊接导线在接线柱上。将电源的正负极焊接在电路板对应位置，扬声器的导线不分正负极所以就近焊接，使导线不容易扭曲干扰为佳。
接下来就是安装电池，调试收音机了。因为前期安装焊接时谨慎小心，所以安装完电池后，调节双联电容，就可以调节出台了，而且能调出四个电台。调试基本成功。
六、实习小结及心得：
使我对电子工艺的理论有了初步的系统了解。解到焊普通元件与电路元件的技巧、印制电路板图的设计制作与工艺流程、收音机的工作原理与组成元件的作用等。这些知识不只在课堂上有效，通过一个星期的学习。对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义，日常生活中更是有着现实意义；也对自己的动手能力是个很大的锻炼。实践出真知，纵观古今，所有发明发明无一不是实践中得到检验的没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。实习中，锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。比如做收音机组装与调试时，好几个焊盘的间距特别小，稍不留神，就焊在一起了但是还是完成了任务。觉得自己在以下几个方面与有收获：
对这门课是热情高涨的第一，总的来说。从小就对这种小制作很感兴趣，那时不懂焊接，却喜欢把东西给拆来装去，但这样一来，这东西就给废了现在电工电子实习课正是学习如何把东西“装回去”每次完成一个步骤，都很有“成果感”第二，电工电子实习，以学生自己动手，掌握一定操作技能并亲手设计、制作、组装与调试为特色的将基本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我实践能力和创新精神，作为信息时代的大学生，作为国家重点培育的高技能人才，仅会操作鼠标是不够的基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。高频焊接篇7
关键词 变频放大电路；装调一体化
中图分类号：TN95 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）13-0067-01
数字阵列雷达是一种在有源相控阵雷达基础上发展起来的新体制雷达，而变频放大电路作为该雷达的关键部件，对雷达发射接收信号起着变频、放大的作用，它内部电讯结构复杂，精度要求高，装配过程中通过电子装调一体化技术，能够有效地实现产品的稳定性能和可靠性。
1 变频放大电路的组成
变频放大电路由平衡限幅低噪放、变频模块、LC滤波器、10MHz表贴滤波器、S波段表贴陶瓷滤波器、衰减器、阻容等器件组成。
2 工作原理
变频放大模块对射频信号具有变频、放大的功能，利用工作信号与本振信号进行混频，完成信号频率的搬移；此模块共有两种工作模式，利用开关切换，共用本振信号及滤波器，完成上/下变频两种功能。
3 装配工艺
3.1 总体流程
3.2 关键工艺
3.2.1 备料
备料阶段是关键阶段，必须保证关键器件表面无氧化现象，同时，保证器件与微带板的外观完好、无划痕，器件焊盘的匹配性满足工艺要求。
3.2.2 印刷焊膏
印刷焊膏的好坏直接影响着产品的工艺质量。装配过程中，若焊膏黏度过低或焊膏的保形性（触变性）不好，将会造成印刷后焊膏图形塌陷，甚至会引起粘连，再流焊时同样也会形成焊锡球、桥接等焊接缺陷。
3.2.3 再流焊
再流焊是SMT关键工艺之一，整个表面组装的质量主要体现在再流焊结果中。而温度曲线是保证焊接质量的关键，实时温度曲线和焊膏温度曲线的升温斜率和峰值温度应基本一致。如果峰值温度过高或再流时间长，容易造成使金属间合金层过厚，也会影响焊点强度，甚至会损坏印制板和元器件。
4 防静电与多余物控制
该电路含有较多的静电敏感器件，静电在表贴-检验-中转过程中不易察觉，甚至不容易检测而形成一定地质量隐患，因此，整个装配过程中必须严格采用防静电保护，佩戴防静电护腕，工作台、物料存放架进行防静电接地保护。
工作现场产生的多余物，要及时进行清理，防止多余物对整件造成隐患，因此，生产现场要配置多余物存储盒以及专用清理工具。
5.2 调试方法
该模块共有两种工作模式，利用开关切换，共用本振信号及滤波器，完成上/下变频两种功能，下变频模式测接收，上变频模式测发射。
第一步：检查相应的电源、仪表设置及相应测试电缆连接是否正确。
第二步：检查被测变频放大模块有无虚焊、短路，测试点有无拉尖（针对返修模块）等。
第三步：将被测变频放大模块放入测试工装中，保证被测件在同一水平面上。
第四步：将测试工装的探针压接在被测变频模块的测试点上，目测各测试点与探针接触良好。
第五步：使用测试系统，在界面上分别选择“下变频测试”，“上变频测试”模式，测试出相应的噪声、增益、压缩点等。
6 结束语
电子装联完成了零部件与功能器件的有机组合，调试是对整个电路系统性能进行了必要测试。对于频率较高的微波电路在生产中实行装调一体化有利于提高产品的品质和可靠性。
参考文献
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关键词：GAAS80/580焊机；闪光焊；50K/m；U71Mn钢轨
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.030
0 引言
山东磁东线需要铺设50kg/m武钢U71Mn钢轨，济南焊轨基地投产以来首次焊接50K/m的钢轨。50K/m钢轨的型式尺寸特点，对焊轨基地工序提出特殊要求，涉及设备工装改造、生产组织、焊接试验等。根据TB/T1632-2014的要求，50K/m武钢U71Mn钢轨首次焊接前必须进行焊接工艺试验。本文主要探讨50kg/m武钢U71Mn钢轨闪光焊接性能。
1 U71Mn的化学成分
试验用轨为武钢U71Mn（50K/m）热轧钢轨，设计时速≤160Km/h，依据TB/T2344-2012标准轧制。从化学成分分析，在本批次钢轨中，Si和Mn元素接近标准上限，两种元素可以改变珠光体和铁素体的相对含量以及珠光体的片间距，提高钢轨的强度和硬度，但是二者影响钢轨的可焊性，尤其是Mn元素，在焊接过程中容易形成高熔点化合物（灰斑），降低焊接接头的抗冲击性能。两种钢轨的型式尺寸差异，是进行GAAS80焊机和ZH600热处理设备工装改造、调试的依据。
2 设备工装改造及调试
50kg/m钢轨与60kg/m钢轨比较，主要是钢轨高度小24mm、横截面积小11.65 cm2，据此，GAAS80焊机更换专用推凸刀，ZH600热处理机更换专用线圈。焊机调整起拱量：起拱量定位在“-10”位置，并相应调整对中结构。通过调整，焊接自动对中系统与50kg/m钢轨匹配。
3 闪光焊接试验
3.1 焊接工艺参数试验
焊接试验在GAAS80/580焊机上进行，针对50kg/mg钢轨与60kg/m钢轨横截面积比例以及两者处同一化学成分标准的特点，结合以往焊接U71Mn钢轨的经验，采用预热闪光焊工艺，落锤检验采取2.5m高度，2锤不断、灰斑不超标为合格。
工艺特点为软规范，即焊接时间长，顶锻量大，焊接热影响区宽，端面温度高，结晶充分，对应到工艺参数各个阶段为低速度高电流闪平、大热量投入的预热、稳定的匀加速烧化，大压力的有电顶锻和合适压力的保压。其缺点是加热区过宽引起热影响区晶粒粗大、灰斑缺陷较多。通过两种轨型的截面面积比，原参数的预热电压按照比例缩小。先焊接接头3个，出现超标灰斑，分析对比大截面钢轨焊接曲线，认为焊接过程投入热量过大，加速烧化阶段不稳定，应再次降低预热电压，创造有利烧化的温度场；进一步降低两个加速烧化阶段的电压，同时提高烧化末速来增大焊接端面的温度梯度，加强顶锻前的防氧化气氛；降低顶锻压力和保压压力，辅助顶锻阶段排渣和金属结晶。经过调整，所焊5个接头3锤不断，灰斑面积最大4mm?，断口呈明显撕裂状形态，再次焊接20个焊接接头，结果一次性通过25个焊接接头落锤的检验。
试验总结：试验前对钢轨性能、化学成分等做好调查分析，有助于找准参数调整方向，获得可靠焊接工艺，同时也表明本钢轨有较好的可焊性。
3.2 焊后热处理工艺参数试验
热处理设备为ZH600机床，采用双频热处理工艺，确定参数：加热温度860～880℃，风压0.12MPa，喷风时间≥90s。采用两种输入功率进行试验，原参数为低频110KW/高频70KW，新参数为低频功率65KW/高频功率40KW。使用原参数进行热处理的焊接接头砸断后轨顶芯部存在明显粗晶和细晶的分界线，说明轨顶芯部温度不足，热处理效果不良，而使用新参数的接头则全为细晶。原因是调整前的图像在低频阶段热平衡的时间比调整后少一半。本次试验采用65KW/ 40KW的热处理参数。
3.3 焊接接头性能
3.3.1 硬度试验
对武钢U71Mn（50kg/m）焊接接头轨顶面硬度和纵断面测试线1硬度进行测定，结果为焊接接头轨顶面平均值与母材硬度比值为1.02，工作边比值为1，在线路应用中焊接接头磨耗与母材同步。软化带宽度小于20mm。宏观检查为热处理热影响区完全覆盖焊接热影响区。
3.3.2 拉伸性能
对焊接接头进行拉伸性能检测，结果为经过热处理后焊接接头抗拉强度均大于810MPa，伸长率7.3%，达到标准要求。
3.3.3 冲击性能和显微组织
试验结果为轨头、轨腰和轨底各部位冲击功均值分别为16.4J、7.8J、16.2J，其中轨腰冲击值偏低，分析认为使用双中频正火工艺低频段加热时轨腰温度过高且持续时间长，奥氏体晶粒长大造成冲击性能降低。检验结果符合标准要求。
3.3.4 金相组织
晶粒度检验中轨头 为8.5级、轨底三角区为7.5级、两侧轨底脚为8级，符合标准要求。
3.3.5 疲劳检验
经过载荷循环次数2×106，3支试样全部通过检验。
4 分析
50kg/m武钢U71Mn钢轨一次性通过连续25个试头落锤检验，焊接性能较好，其中断口灰斑较少，分析认为降低预热热量输入、匹配加速烧化是主要原因。
焊接过程中，焊缝熔合线附近温度处于固液相之间，在过热区，奥氏体晶粒冷却后过于粗大导致“粗晶脆化”现象，该区奥氏体晶粒度仅为2级。焊缝正火后奥氏体晶粒度细化到8级，其冲击韧性得到极大提高。
5 结论高频焊接篇9
1.1“飞跃”无线电遥控装置的选择从电流信号稳定、经济方面考虑，选择了（PLL）IC567作为无线遥控装置，在Tx部分，IC-567使得其工作电流变为可变频率振荡器。它产生四个不同的频率，用作FM发射机，四个频率分别对应逆变焊机电流的A、B、C、D四个档位。在逆变焊机接收端FM解调器对信号进行解调。四种不同的IC-567的所有配置均为PLL，其四个不同的频率所产生的发射信号，最后由微控制器来接收并转化为焊机的调节电流。其电流开关调节控制如附表所示。1.2“飞跃”发射电路设计发射部分采用（PLL）IC567编码器编码，如果连接的电阻引脚在第5和第6，第6和第7之间的电容那么从第5针输出，将并行的编码转成串行输出，最后经过调制发射电路发射出去。其发射流程如图2所示。遥控器采用标准9V电池供电，其上设置为A、B、C、D四个电流档位，开关按钮以及各指示灯，遥控器芯片将作为振荡器，振荡的频率由方程FOSC=1.1×R×C可得出，因此通过按下开关SW1-SW4来选择不同的电阻，从而改变其频率，四个频率在FM信道被调制和发送，其内部电路图如图3所示。1.3“飞跃”接收电路设计接收电路的微控制器方框图如图4所示，其主要组成部分是FM接收器，IC-567，89C51微控制器和7段LED显示灯。FM接收器的输出被连接到所有的四个输入端的PLL块（1至4），每个PLL块内部电路框图也通过图4可以得出，4个PLL模块为输出端口P1的89C51芯片。端口P0驱动7段LED显示器。端口引脚（P2.0和P2.1）用于切换所需要的频率即逆变焊机的电流大小。FM接收器对信号进行解调后，四个PLL模块给出了如图5所示信号。四个IC567被配置为锁相环装置芯片（引脚数目8）输出一个特定的频率连接到它的RC元件，频率同样由方程FPLL=1.1×R×C确定,从而接收到相同频域的信号，实现对逆变焊机电流的控制。
2“飞跃”系统应用分析
无线电遥控装置发射的电磁波易受到焊机高频电流的影响，因此在实际使用的过程中会利用焊接间歇时间进行电流的调节。例如若发现电流过大焊件出现变形、飞溅增大、焊件咬边、烧穿等问题，应先利用遥控器将焊机调为待机状态，将电流按钮调到合适的位置后再使焊机处于工作状态，电流调好后，遥控器可以关闭减少能量的损耗。于是两者之间不存在信号的干扰，焊机能平稳的进行工作。改装后的实物遥控器、电路板如图6、图7所示。
3结束语高频焊接篇10
【关键词】逆变式焊接电源；IGBT模块的应用
一、概述
逆变式弧焊电源由上世纪80年代进入我国弧焊电源市场和弧焊电源设计领域，经历了大功率可关断晶闸管（GTO）式、双极晶体管式（GTR）、场效应管（MOSFET）式、功率绝缘栅双极型晶体管Insulated Gate Bipolar Transistor （IGBT）式。目前，国外、国内发展是普及使用IGBT模块，取代了IGBT单管。逆变弧焊电源符合节能、高效、绿色环保的工业设计潮流和我国的焊接行业发展方向。与普通弧焊电源相比，逆变式弧焊电源最显著特点是工作频率高，节省大量的钢材、铜材，具体特点：
1.体积小、重量轻
2.高效节能
3.动特性好、控制灵活
逆变式弧焊电源的外特性、动特性等性能主要有电子控制电路进行调节。电子控制电路的变化和调整灵活、方便，易于在一台电源上实现多种特性的输出，甚至在焊接过程中也可以根据要求切换不同特性。所以逆变弧焊电源产品的研制，可以在ZX7、NBC、MZ、LGK四个系列中同步进行。
4.元器件特性要求高，电路复杂
逆变式弧焊电源是典型的电力电子装置，因此电路复杂。
普通弧焊电源工作频率低，一般工作波形为正弦波，du/dt、di/dt较小。而逆变电源由于工作频率高，内部电流换向快，变化剧烈，对du/dt、di/dt等动态参数的影响十分明显。在这样的工作条件下，逆变电源的电子功率开关等元器件被击穿、烧穿的可能性大大增加。为了保证逆变式弧焊电源的可靠性、稳定性，不仅需要高质量、高性能的元器件，而且需要设计、应用许多保护电路。这也是逆变式弧焊电源控制电路复杂的主要原因之一。
二、设计任务和要求
IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件，综合了GTR和MOSFET的优点，因而具有良好的特性，IGBT单管在使用时，需要四只电子功率开关，驱动电路较为复杂，抗不平衡能力较差，所以还要附带包括三方面的电路：过电流保护、过电压保护、热保护。制造成本高和稳定性差。上世纪90年代开始，IGBT模块开始取代了单管，它的电路结构分为一个单元、两个单元和六个单元。每个单元都包括了IGBT的管芯和高速恢复二极管芯片及加速二极管芯片（或者二极管只有一只高速恢复，即反向并联的芯片），封装在一起以利于进一步减少体积和提高工作的可靠性，绝缘性能好，模块的散热片上通过靠近芯片的热敏电阻来测量温度。
设计的四种的逆变式弧焊电源，采用的电子功率开关器件均为两个单元的IGBT模块，内部已经包含了2组IGBT，其逆变电路是三相全桥式，分别要用在ZX7系列手工直流焊机、NBC系列气体保护焊机、MZ系列埋弧自动焊机、LGK系列等离子切割机。
下图：逆变弧焊电源的基本电路方框图。
基本电路方框表示：三相380V交流电经全桥直流滤波后，送到一对全桥式逆变开关IGBT模块（每个模块含2个IGBT开关管），逆变产生高频（20kHz）交流电压经次级带有中间抽头的功率高频变压器降压，以及直流滤波后送到电弧负载。焊接电压、电流的调节和外特性形状控制，采用脉宽调制（PWM），给定电路，电流反馈信号由分流器（FL）获得。
三、设计方案
㈠IBGT模块选用
目前市场上有西门康、三菱、英飞凌、富士等多个品牌，性能和价格相差不大。按照IGBT模块额定电流>焊机负载电流的原则选择，然后具体看模块的⑴静态电气参数；⑵开关时间；⑶开关损耗；⑷热阻。也就是极限参数和主要特性参数两大类。因此，从生产的标准化的因素考虑，这四个系列焊机都是选用英飞凌的IGBT模块。
㈡全桥式逆变电路
两个IGBT模块分别有相位差180°的驱动脉冲激励而交替导通，产生交流矩形波作用于变压器T上，矩形波幅值为直流电压Ud。两个IGBT模块最大正向电压为Ud。交流矩形波经变压器T降低，快速二极管VD全波导通，生产电抗器滤波，得到比较稳定的直流输出。ZX7、NBC、LGK三个系列的逆变电路都是同类型的。
MZ系列是埋弧焊机，所需要的输出电流在800A以上，按照目前IBGT模块的价格和整机成本、工艺，选用并联的全桥逆变电路，就可以实现。
㈢变压器
设计的四个系列的逆变式弧焊电源的高频变压器都采用非晶态磁性材料的环形磁心，它们的磁损仅为硅钢片叠片铁心的1/3，而且体积很小。
常用的变压器计算公式U1=4.44fNBS是在正弦波交流电得到的。逆变式高频变压器变换的是矩形波，所以公式不再适用。
必须根据电磁定律重新推导。
在矩形波中，磁通变化范围为ΔΦ=2Φ=2BS，而且是线性变化。根据电磁定律，则
U=NdΦ/dt=NΔΦ/Δt=2N BS/tON（tON—导通时间） （1）
所以N=U·tON/2BS （2）
若tON=T/2（T为逆变工作周期），即为无死区的交流方波，则
U=4fNBS （3）
根据该公式，设计时根据每个系列不同输出电流、电压选择铁心的截面积和线圈匝数。
另外，必须考虑集肤效应问题。由于变压器是在高频状态下工作，随着电流频率的提高，集肤效应使穿过导线的穿透深度不同，导致电阻增大，电感减小，所以不能像普通焊接变压器那样使用截面积大的导线，必须选定多股漆包线、带状或绞合导线绕制线圈。设计四个系列的高频变压器的方案是：根据具体的焊接电流大小、允许温升的条件下选择相应的环形磁心和多股漆包线，使焊机总的结构紧凑合理牢靠。
㈣输入输出电路
⑴输入整流滤波电路
采用三相式直流模块，由于输入电压较高，选用直流模块耐压1200V，如IR70MT120K、6R175G-120等。
⑵输入滤波器
将直流电路所得的脉动直流电进行滤波，以提供给逆变电路。采用2只电解电容，要求其耐压和需用脉动电流足够、瞬时冲击电流机承受时间足够、损耗小、漏电流小，如2200μF～2700μF/450V。
⑶输出整流滤波电路
采用快恢复二极管完成输出整流；采用电感L作为滤波器，以保证最小电流连续，满足直流电弧焊接的要求。由于逆变式弧焊电源输出整流得到的电流脉动频率高，滤波电感值较小，体积也不大，考虑安装工艺，ZX7、NBC、MZ三个系列的磁性材料都是采用硅钢片矩形铁心，铝扁线立绕。而LGK系列的电感值较大，考虑安装工艺，磁性材料采用2个C型硅钢片铁心，双玻璃丝包铝扁线筒绕，分置两边。
㈤PWM控制
逆变电源中采用PWM（pulse width modify）控制，即脉冲宽度控制方式-定频率调脉宽，其控制方式是：在频率不变的条件下，调节脉冲宽度来调节逆变器的输出能量。
采用PWM集成芯片代替分立元件，减少了元器件数个联结点，提高了电路的可靠性。四个系列都采用SG3525集成芯片作PWM控制。
㈥驱动电路
驱动电路处于控制电路（弱电电路）和主电路（强电电路）之间，设计驱动电路是重要环节。理想的IGBT驱动电路应具有八个基本要求：（1）能提供适当的正、反向门极电压；（2）信号应有足够的功率；（3）信号具有一定的前沿陡度和宽度；（4）驱动电路必须与主电路隔离；（5）输出与输入必须有很好的跟随性输入、输出信号传输无延时，一方面减小系统的响应滞后，另一方面能提高系统保护的快速性；（6）驱动电路简单、成本低；（7）驱动电路自身应有一定的保护功能；（8）防止同一桥臂上的IGBT误导通。
教科书在理论上介绍了IGBT驱动电路采用了EXB841集成电路模块，内部具备放大部分、基准电压部分、过电流保护部分。但全桥逆变电路必须给每个IGBT模块配备2个驱动电路和独立电源，就是说要配置4个EXB841集成电路模块及4套独立电源，工艺复杂，制造成本高，且整机布局复杂，所以实际生产中，采用了脉冲变压器的方案，同样具备以上八个要求。在成本方面， EXB841的单价是￥65.00，每台焊机需要4片，还要加上4套独立供给电源的成本；而采用脉冲变压器就大大降低了成本和提高可靠性。采用2个脉冲变压器的总成本仅是采用EXB841集成电路模块方案的1/20，批量生产极易控制质量。
㈦特性控制电路
ZX7、MZ 、LGK系列均为恒流特性；NBC系列恒压特性。
四个系列的电路结构前面部分一致，但输出部分和焊接电流给定有所不同。
不同输出特性：
ZX7系列：控制电路以SG3525脉宽调制为核心，通过电流、电压检测电路、反馈控制电路与脉冲触发电路对电源的特性进行控制，形成下降特性的手工焊接电流。
NBC系列：控制电路包括引弧控制和平特性控制电路、峰值控制电路。连接送丝机构，弧焊电源进入恒流工作状态。
MZ系列：基本与ZX7系列一致，形成下降特性的手工焊接电流和碳刨电流，还具备送丝调速系统电路，连接自动焊接小车，可进行埋弧焊。
LGK系列：输出整流部分连接隔离变压器高压变压器起弧装置焊炬。而焊炬与送气管相连接，利用压缩空气作为工作气体，产生高温高速的等离子弧，进行各种金属材料的切割。
相同部分的电路结构图如下图。
㈧整机设计和生产流程
四、样机试验结果
ZX7-400、NBC-500、 MZ-1250：焊接容易起弧，焊弧稳定，焊接过程飞溅少、焊接特性好，焊缝质量符合工艺要求，电流调节范围达到设计要求。
LGK-100：切割时电流连续可调；内部过热、过流、过压、欠压及压缩空气不足等保护电路可靠性达到设计要求；切割的质量达到工艺要求。
五、设计小结
产品设计经标准化、模块化方向发展，降低开发成本、缩短产品开发与生产周期。
通过使用计算机辅助设计软件，直接将内部电路设计、整机工艺布局设计、外壳钣金加工各种数据、图纸分别传输到零部件加工PCB制版、钣金加工等环节，保证了设计的准确性和效率，便于今后技术管理和工艺改进。
参考文献
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