探究多模式電阻焊機控制器及其控制系統

卿 華

（上汽通用五菱汽車股份有限公司 重慶分公司，重慶 401135）

焊接，也被稱作“熔接”或“镕接”，是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的制造工藝及技術。焊接是傳統制造業的基礎，發展十分迅猛，為現代工業經濟發展做出巨大的貢獻。歷經短短幾十年的歷程，焊接工藝已經廣泛應用在造船業、航空業、汽車業、橋梁制造業和電子信息產品制造業和建筑業等眾多行業。細微到電子，大到航空母艦，無處不見其身影。焊接工藝直接影響電子制造業，決定各大產品的生產質量、生產效率和成本多少。焊接工藝水平的高低直接影響一個國家整體工業水平的提高和經濟的持續發展。

1 電阻焊的現狀

1.1 電阻焊研究的背景

早在1886年，人類便開始嘗試使用電阻焊連接的方法。相比較其他焊接方式，其操作程序十分簡單，產品質量過硬。電阻焊具有較高的生產效率，大大促進了該工藝在焊接領域的推廣和普及。隨著工業的發展進步，人們對于技術的要求越來越高，對于技術產品的需求量迅速增長。電阻焊作為焊接領域的重要技術，在其他分支學科和各種新材料的推動下，發展更加明顯，逐步在各大傳統工業中占據不可替代的地位。一直以來，電阻焊的各種問題是世界各國研究的重點。電阻焊慢慢進入高科技領域，對其他領域的影響持續擴大。

1.2 電阻焊的發展現狀

21世紀，經濟和科技發展迅速，造船業、航空業、汽車業以及各類輕工業迅猛發展，人們對于產品的質量要求越來越高。各類電子產品更新換代速度很快，周期短暫。為了提高工作效率，節省勞動成本，美國、日本等發達國家研究人員投入了巨大的心力，積極完善電阻焊接的控制電路，提高電阻焊接質量，計算電阻焊接數據，利用新型材料進行焊接。

電阻焊接的過程十分便利，但是能夠影響其質量的因素有很多，如電阻焊接時間長短、焊接電流大小、材料材質、電極面的形狀以及尺寸等。這些因素使得電阻焊接具有不確定性，同時說明電阻焊接是一種十分復雜的工藝。電阻焊機經歷了漫長的發展歷程，從工頻交流、直流脈沖、二次整流逐漸發展到電容儲能電焊機等。其間，發達國家發明了逆變式電阻焊機和柔化的電阻焊成套設備，使得電阻焊機進一步發展。國外的電阻焊機控制系統主要以單片機為核心，如squareD公司的TIM4002和日本的微機計時器MW系列。這些產品同時擁有自動化軟件編程、自我故障診斷和自動維護等先進功能，但是它們普遍運用單一控制，使得最終效果不是特別理想。

2 電阻焊機控制器的工作原理

由于電流在焊接時會引起電阻熱，電阻焊會產生熱量。焦耳定律規定：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比。焦耳定律數學表達式為：

式中，Q為熱量，J；I為焊接電流，A；R為電阻，Ω；t為時間，s。

式（1）適用于所有電路。

對于純電阻電路可推導出：

點焊時的電阻為：

式中，電極間電阻為R；工件本身電阻為Rw；兩工件間接觸電阻為Rc；電極和工作間接接觸電阻為Rm。

圖1 對焊示意圖

由圖1和式（5）可知，當工件和電極已定時，工件的電阻取決于它的電阻率。電流對總熱量的影響大過電阻和時間。并且，一般電阻焊的電流是很大的，可達到幾千安培。因此，在操作電焊接的過程中必須對電流嚴格把控。

3 電阻焊機控制系統的研究

3.1 多模式電阻焊機控制系統的結構

電阻焊的工序十分簡單，所花費的時間很少。但是它涉及的領域十分之廣，如電力學、工業機械學和冶金等。其實踐過程涉及的變量較多，它們會影響焊接質量。要控制好電阻焊機系統的操作，人們必須關注加熱、熔化和凝固等階段，關注焊接電流、電壓量、電極速度和加速度等。人們要及時關注這些物理參數的變量，更好地控制電阻焊機系統，使得其結構完整，效率更高。

電阻焊機系統涵蓋外圍功能主控模塊，包括按鍵、顯示數據采集和焊接過程控制等。焊接過程控制模塊包括顯示和上位的通信結構等。按鍵顯示模塊，包括顯示和按鍵。電源及交流直流同步模塊，是一個主要提供電量的模塊和控制焊接電路開關的結構。模擬信號調理模，主要負責接收、梳理和分析信息從而再次運用。

3.2 電阻焊機控制系統的運作

電阻焊機的運作容易受到諸多因素的影響，所以運行時需要嚴格控制好各大變量，使其結果達到最佳。在試驗過程中，人們可以通過控制測試電阻焊機的時間自動控制技能，選好合適的部件，對信號接收器收集的數據進行分辨、處理，研究焊接過程中各種參數對焊接結果的影響，從而找出焊接過程控制的最佳變量。

4 結語

一般的多模式電阻焊機控制器系統只要擁有質量可靠的硬件和軟件，并且接收的模擬信號準確，就能夠完美地分析信息，進行正確輸出，保障電阻焊機控制系統的完整性。工業企業應該設計出更先進的系統結構，使得用戶體驗到更加完美的產品。