變頻全自動鋼桶縫焊機的研發

文/慕博

國內200升鋼桶制造行業發展至今已有100多年歷史了，鋼桶的縫焊技術是影響鋼桶質量的關鍵技術點，長期以來，在鋼桶的縫焊上一直是手動焊或半自動焊機，該方法速度慢、產量低、廢品率居高不下，鋼桶的制造成本很高，一直為廣大的制桶生產廠家所困擾。也有國內少有的幾家大型的制桶廠采用國外的自動焊機，但國外的自動焊機價格昂貴，備品備件采購時間長，更換繁瑣，故此設備成為制約制桶行業快速發展的瓶頸。

為此，營口北方制桶設備科技有限公司自主研制開發了變頻（三相逆變）高速節能全自動鋼桶縫焊生產線，它是集自動上料、卷圓、點焊、縫焊、焊接后輸送為一體的全自動鋼桶焊接生產線，具有節省人工、焊接速度快、焊接質量好、縫焊后焊縫光滑平整、開裂少等特點。不僅填補了國內空白，而且其技術能達到國際領先水平。

國產第一臺變頻全自動縫焊機剪彩

一、變頻全自動鋼桶縫焊機簡介

營口北方制桶設備科技有限公司研發的HJ10型變頻全自動鋼桶縫焊生產線是全自動控制的機電一體化專用焊機生產線。焊機采用交流變頻電阻焊焊接原理即三相逆變焊接控制技術，自動化程度高，性能穩定，焊接質量可靠。焊機充分考慮鋼桶板材特點，電網使用條件等因素設計。對板材尺寸適應性強，三相交流電源輸入，用電平衡，功率因數高；對相同的焊接工件，焊接時間短，省電，焊接穩定區加大，電極壽命增長；少飛濺；對電流的快速響應控制提高了焊點的質量。減少無功損耗。鋼板從上料、分張、抓取、運送等工序完全實現自動化。運送效率高，定位準確，調整方便。工藝先進，結構合理。動作穩定可靠；鋼板雙張識別自動送板機監控，使設備能安全運行；動作平穩無噪音，操作簡單，維修方便。

全自動鋼桶縫焊機所有設備均采用重型結構設計，達到將預先裁剪的鋼板上料、卷圓后縱向搭接縫焊的生產要求。

焊機集自動上料、卷圓、焊接、軋平焊縫、卸料等功能于一體，采用焊接變頻補償電控系統及PLC控制系統，配置彩色觸摸屏，實現人機對話，對加工全過程進行監控，調節簡單，操作方便。

該生產線將取代國內原有的手工焊接或半自動焊機。原有方法速度慢、產量低、廢品率居高不下，鋼桶的制造成本很高，一直為廣大的制桶生產廠家所困擾。該生產線速度快、焊接質量好、廢品率低、操作維護簡單、焊縫光滑、無麻點等特點，適應國內外市場需要，產品技術達到國際領先水平，填補了國內空白。該項目產品適應國內外市場發展的需要，產品具有高附加值、高性能，生產工藝技術先進，生產效率高，是名副其實的具有高附加值的裝備制造產品。

主要技術指標

該生產線獲得一項專利，擁有完全自主的知識產權。該生產線主要銷往美國、日本、新加坡、伊朗等國家。國內主要客戶有上海煉興金屬制品有限公司、新安包裝公司、白銀銀通公司、煙臺金地公司等，其市場潛力巨大，發展前景廣闊。

全自動縫焊機主機

二、技術創新要點

1、技術特點

HJ10型變頻全自動鋼桶縫焊生產線是全自動控制的機電一體化專用生產線。采用交流變頻電阻焊焊接原理即三相逆變焊接控制技術，自動化程度高，性能穩定，焊接質量可靠。該生產線充分考慮鋼桶板材特點，電網使用條件等因素設計，對板材尺寸適應性強，焊接功率因數高，節能省電，是鋼桶焊接的首選設備。

全自動鋼桶縫焊機所有設備均采用重型結構設計，達到將預先裁剪的鋼板上料、卷圓后縱向搭接縫焊的生產要求。焊機集自動上料、卷圓、焊接、軋平焊縫、卸料等功能于一體，采用焊接變頻補償電控系統及PLC控制系統，配置彩色觸摸屏，實現人機對話，對加工全過程進行監控，調節簡單，操作方便。

2、主要技術參數

◆板材：冷軋板σb＜450Mpa

◆焊前鋼桶尺寸：板寬（桶長度/高）±0.5mm

◆板長（桶徑）±0.5mm

◆對角線≤1.0

◆板材厚度：0.8～1.2mm

◆焊接長度：500～1100mm

◆桶徑：φ450～φ600mm

◆焊接搭接量：2.5±0.5mm

◆生產速度：10 只/分

◆電源：三相380V， 50HZ /60HZ，電源波動+10%～20%

◆變壓器: 單相交流變壓器，額定容量250KVA,

◆供氣：壓力0.6Mpa，壓縮空氣。

◆供水：清潔水，流量6.3m3/h，壓力不高于0.1MPa ，最高入口溫度30℃。

3、控制原理

◆采用變頻電阻焊(三相逆變)控制

◆交流變頻電阻焊(三相逆變焊接)控制工作原理

◆三相交流50/60HZ 電源輸入，經整流、濾波變成平滑的直流電，以IGBT/K1作開關器件產生交替的電壓輸出，通過調整高頻（5KHZ）工作的IGBT/K2 的開通脈沖寬度實現設定的焊接電流輸出

4、控制原理的優點（即交流變頻控制比工頻控制優點）

◆三相交流電源輸入，功率平衡。

◆功率因數高，COS￠達到0.9。

◆電力消耗約降低60 %。

◆對相同的焊接工件，焊接時間縮短，省時省電；焊接穩定區加大。

◆優質焊接質量，較高的焊接頻率，加熱區域較小，高滲透率。

◆電極使用壽命大大提高（比普通工頻提高近10 倍）。

◆焊接控制調整得到簡化。可連接標準的交流變壓器。交流變頻焊接(三相逆變焊接)具有中頻的焊接性能，不用次級整流器，焊機的可靠性提高。機組由自動上料系統、卷圓機系統、伺服推送系統、定徑系統、焊輪系統、輸送系統、冷卻系統、氣動控制系統、電氣控制系統組成。

5、工藝流程

卷板→開卷→矯平→剪切→卷圓→點焊→縫焊→軋平焊縫→出桶卸料→扳邊漲筋→波紋W筋→卷邊→驗漏→除油→水洗→磷化→水洗→清洗烘干→降溫→外噴漆→外噴烘干→入庫

開始→自動上料→卷圓→伺服推送→定徑裝置→焊接→軋平焊縫→出桶卸料→轉下工序

6、主要創新性、先進性

1）采用交流變頻電阻焊焊接原理即三相逆變焊接控制技術，生產工藝先進，自動化程度高，性能穩定，焊接質量可靠。

2）設計時充分考慮了鋼桶板材特點，電網使用條件等因素，對板材尺寸適應性強，焊接功率因數高，節能省電。

3）采用焊接變頻補償電控系統及PLC 控制系統，配置彩色觸摸屏，實現人機對話，對加工全過程進行監控，調節簡單，操作方便。

全自動縫焊機上料系統

三、性能指標與國內外同類比較

1）國內：手工焊或半自動焊接

焊接速度慢、產量低、焊接質量差、焊縫不夠、起伏不平、有一定的開裂現象、浪費人工、廢品率高，鋼桶制造成本很高。

2）我公司：HJ10 型高速節能變頻全自動鋼桶縫焊生產線

焊接速度快、產量高、焊接質量好、焊縫光滑平整、無開裂現象、節省人工、操作維護簡單，廢品率低、成本低，可完全替代進口自動焊機，并且技術達到國際領先水平，產品性能遠遠優于國內外同類產品。市場占有率達到50%以上，產品市場前景廣闊。

上海生產現場實測數據可以證明我們的焊機優于國外焊機

美國卡蘭多焊機：進線電流170～180A；焊機功率：170A×380V＝64.6KW

我公司的焊機：三相進線電流〈90A；焊機功率：90A×1.732×380V＝59KW

交流變頻焊接(三相逆變焊接)具有中頻的焊接性能，不用次級整流器，焊機的可靠性提高。