電焊機的工作原理

　　普通電焊機的工作原理和變壓器相似，是一個降壓變壓器。在次級線圈的兩端是被焊接工件和焊條，引燃電弧氬焊機，在電弧的高溫中產生熱源將工件的縫隙和焊條熔接。
　　電焊變壓器有自身的特點，就是具有電壓急劇下降的特性。在焊條引燃後電壓下降；在焊條被粘連短路時，電壓也是急劇下降。這種現象產生的原因，是電焊變壓器的鐵芯特性產生的。
　　電焊機的工作電壓的調節，除了一次的220/380電壓變換，二次線圈也有抽頭變換電壓，同時還有用鐵芯來調節的，可調鐵芯氬焊機的進入多少，就分流磁路，進入越多，焊接電壓越低。
　　電焊原理其實就是：由我們常用的220V電壓或者380V的工業用電通過電焊機裏的減壓器降低了電壓，增強了電流，利用電能產生的巨大熱量融化鋼鐵，焊條的融入使鋼鐵之間的融合性更高，還有，電焊條的外層的藥皮起了非常大的作用，不信你把藥粉敲了看能焊接不：)
　　手工電弧焊使用的電焊條，由藥皮和焊芯兩部分組成。焊接時，電焊條作為一個電極，一方面起傳導電流和引燃電氬焊機弧的作用，使電焊條與基本金屬間產生持續的、穩定的電弧，以提供熔化焊所必需的熱量。另一方面，電焊條又作為填充金屬加到焊縫中去，成為焊縫金屬的主要成分。因此，電焊條的組成物與電焊條質量，將直接影響焊縫金屬的化學成分、機械性能和物理性質。另外，焊條對於焊接過程的穩定性、焊縫的外表質量、焊接生產率等也有很大的影響。
　　焊芯是焊條的金屬芯。為了保證焊縫的質量，對焊芯中各種金屬元素的含量，都有嚴格的規定。特別是對有害雜質(如硫、磷等)有嚴格的限制，焊芯金屬的質量應優於母材。
　　沒有藥皮的光杆焊條是不能氬焊機進行電弧焊接的。這是因為電弧穩定性很差，飛濺很大，焊縫成形不好。經過長期實踐，逐漸發現在焊芯外面塗上某些礦物原料(即焊條藥皮)，焊條性能得到很大改善。

電焊機二次線觸電預防對策(下)

　　7.電焊機的使用堅持“一機一閘一漏一箱”的原則。即每台電焊機必須配備一個獨立的電源控制箱，控制箱內有容量符合要求的鐵殼開關(或自動空氣開關)和漏電保護器，當焊機超負荷時，應能自動切斷電源；禁止多台焊機共用一個電源開關；電焊機和電源控制箱的金屬外殼都必須接地(或接零)，接地電阻Rd氬焊機<4Ω，其外殼上的接線螺釘規格不得小於M8，接地線應是中間無接頭的整根導線，截面應為相線截面的1/3～1/2且不應小於2.5mm2；漏電保護器必須選用符合GB6829—86《漏電電流動作保護器》的產品。這樣，可以防止電焊機內部絕緣不良、一次線或二次線接線端口絕緣不良而使電焊機金屬外殼帶電導致人體觸電的情況發生。
　　8.安裝電焊機空載自動斷電裝置。一般電焊電弧電壓為16V～35V(低於安全電壓)，也就是引弧後電源輸出電壓即二次線電壓自動下降到工作電壓才能穩定地繼續施焊，此時，二次線電壓安全程度是較高的，但是停焊時二次線電壓即變為空載電壓50V～90V，比較危險，如果此刻能夠切斷電焊機電源，就可以從根本上消除二次線乃至一次線的隱患，電焊機空載自動斷電裝置就具有在設定氬焊機時間內自動切斷電焊機電源的功能。其作用原理如圖3(執行單元：控制主電路的接通與切斷；計時單元：實現二次輸出斷路的計時控制；穩定單元：在焊接中采用電流來控制計時單元的穩定；檢測單元：實現二次回路電壓的檢測)。
　　當焊工停止焊接(焊把離開工件)時，該裝置在設定的時間內(1秒～數秒)自動切斷電源，當重新開始焊接，焊條觸到工件時，裝置自動送電起弧。這樣，可以防止電焊機在停用時焊工忘記關閉電源使電焊機一直處於開啟狀態的情況發生；另外在人誤操作或設備本身絕緣不良而使人體觸電的情況下，由於焊接中斷，延時開關將在設定的時間內自動切斷電源，減少了人體觸電的時間，可以使觸電氬焊機者不受傷害或受傷輕微，避免了觸電事故的嚴重後果。國家規定，在特別危險如在金屬容器、管道內、在金屬結構上、潮濕地點以及水下、高空等處進行焊接作業電焊機必須配裝空載自動斷電保護裝置。可以說電焊機配備空載自動斷電裝置是在技術上防止二次線觸電事故的極為有效的辦法。
　　9.在不良的環境下施焊，使用“一墊一套”防止觸電。在金屬容器、管道、金屬結構及潮濕地點進行焊接時，觸電的危險性很大，除采取安裝電焊機自動斷電保護裝置的措施外還可以采用加“一墊一套”的辦法氬焊機來預防觸電，即在焊工腳下加絕緣墊，停止焊接時，取下焊條，在焊鉗上套上“絕緣套”。
　　10. 嚴禁使用廠房構件、金屬結構、軌道、管道、或其他金屬物搭接代替焊接電纜使用。使用這些金屬物作為焊接電纜，很容易引起觸電，同時會因接觸不好，產生火花，引起火災。
　　11.由電工進行電焊設備的安裝、維修和檢查。工作中如設備出現故障，應立即切斷電源，找專職有證電工檢修，焊工不得擅自處理。
　　12. 電焊機使用過程中不允許超載。若超載運行會因過熱而燒毀電焊機，造成危險；如果絕緣燒壞，可能引起漏電而發生觸電事故。電焊機發熱多少與電流大小和通電時間有關，所以過載指兩個方面：一是指焊接電流超過了額定電流值，另一方面是指使用的時間超過了額定暫載率。暫載率是指規定的時間與通電工作時間之比，即
　　暫載率=(通電工作時間/規定時間)×100%，電焊工進行手工電弧焊時，按國家規定(GB807—74，JB686—74)工作周期即規定時間為5分鍾，並且規定額定暫載率為60%，即在5分鍾之內只允許通電工作3分鍾。
　　13. 工作結束時，要立即切斷電源，盤好電纜線，清掃場地，經確認無隱患後，方可離開。
　　14. 觸電急救。對觸電者進行急救，要點是救治及時和采取正確的救護方法，而最為關鍵的是“快”。據統計，觸電後不超過一分氬焊機鍾開始救治者，90%有良好效果；觸電後6分鍾開始救治則10%有良好效果；12分鍾才開始救治則救活率很小。所以及時搶救至為重要。急救的第一步是盡快使觸電者脫離電源。第二步是現場救護，觸電者脫離電源後，應立即爭分奪秒就地進行搶救，搶救時應該按科學的方法和步驟對症救治，如果觸電者心跳或呼吸停止，應正確使用口對口(鼻)人工呼吸氬焊機法和胸外心髒擠壓法，千萬不能消極地等待醫生的到來，在現場施行正確的急救的同時，派人通知救護車和醫務人員到現場，還可以聯系其他車輛將觸電者送往醫院。搶救應堅持不斷，切不可輕率停止，運送途中也不能終止搶救，更不能輕率地斷定觸電者已經死亡，實際搶救中有搶救5小時還救活的實例，因此只有醫生才可以確診觸電者是否已經死亡。送到醫院後應由醫生進行科學的救治。

電焊機二次線觸電預防對策(上)

　　為了防止二次線觸電事故，避免搶救不及時造成嚴重傷害，必須在管理、技術和急救方面采取切實有效的預防措施。
　　1.必須嚴格電焊工資質的管理。電焊工是國家明確規定的特殊工種之一，其培訓、考核、取證、複審和人員的使用管理必須嚴格執行國家的規定，杜絕無證施焊現象。
　　2.電焊工勞保用品必須穿戴齊全。焊接作業人員應保證工作服、絕緣鞋、絕緣手套、防護面罩、遮光鏡片質量合格，性能達到國家標准要求。這是防止電擊、電燒傷、皮膚金屬化、電光眼、電烙印和機械性傷害等的最基本和最有效的措施。
　　3.電焊機必須選用合格的產品。電焊機要有防止過載的熱保護裝置，在調節電流的銘牌上有明顯的過載指示；電焊機各導電部分之間要有良好的絕緣，其絕緣電阻值在初級回路與次級回路之間應不低於5 MΩ，帶電部分與機殼、機架之間應不低於2.5 MΩ；介電強度的實驗電壓值符合國家規范要求；焊機的一次電源線長度一般不宜超過2米～3米；電焊機工作溫度一般在-10℃～+40℃之間，空氣相對濕度在20℃時≤90%；特殊環境下，如在氣溫過低或過高、濕度過大、氣壓過低以及在腐蝕性或爆炸性等情況下，應使用適合特殊條件性能的電焊機，或采取必要的防護措施；每半年應進行一次電焊機維修保養，當發生故障時，應立即切斷焊機電源，及時進行檢修。
　　4.電焊機一次線和二次線的接線柱端口都必須有良好的防護罩，防止人體意外觸及帶電體。如果防護罩是金屬材料，必須防止防護罩和接線端口的接線柱、金屬導線碰觸或連接，以免防護罩帶電。
　　5.電焊機二次電纜線必須絕緣良好，不能有裸露現象。二次電纜線應按國家標准GB50133—85選用，其絕緣電阻不得小於1MΩ，並應具有良好的導電能力，線芯應用多股細銅線(直徑在0.2 mm～0.4mm)，並且輕便、柔軟、便於操作；其截面積應根據使用的焊接電流與電纜線的長度的不同來確定，以防在使用中因為過熱而燒毀絕緣層；一般長度不超過20米～30米；二次電纜線和電焊機連接可以用設備耦合器相連；二次電纜把線接頭處可以用焊接電纜耦合器(俗稱快換接頭)進行連接，接頭不能多於兩個，接頭處應絕緣良好。
　　6. 焊鉗的質量必須符合安全要求，其絕緣電阻不得小於1MΩ；介電強度通過實驗應達到絕緣部分能承受有效值為1000V的交流實驗電壓而無閃絡或擊穿現象；焊鉗的熱額定值通過檢測升溫、耐熱和耐焊接飛濺物達到規定要求；機械性能通過拉力試驗和耐沖擊試驗符合規定要求；在使用過程中，禁止將熱焊鉗浸入水中冷卻。

電焊機二次線觸電成因

　　電焊機二次線觸電事故頻發，原因在於二次線電壓較低(空載電壓一般在50—90V)，人們對觸電的成因認識不足，往往錯誤地認為電焊機二次線是“安全”的，導致二次線致人死亡的事故案例屢見不鮮：某造船廠有一位年輕的女電焊工，正在船艙進行電焊，因船艙內溫度高而且通風不好，身上大量出汗，帆布工氬焊機作服和皮手套已濕透。在更換焊條時觸及焊鉗口，因痙攣後仰跌倒，焊鉗落在頸部未能擺脫，造成電擊，事故發生後經搶救無效而死亡。這起事故告訴我們，電焊機二次線電壓雖低卻足以致命。
　　電焊機空載電壓一般在50V～90V左右，而安全電壓最高等級為42V，空載電壓高於安全電壓，這是二次線最主要的不安全因素；另外，一般電焊機電弧引燃後，要維持電弧所需的工作電壓為16 V～35V，雖然在安全電壓范圍內，但在不良的焊接環境下如在金屬結構上、金屬容器、管道內或水下、潮濕地點進行焊接，若焊工身體狀況較差，人體電阻很低，也可能造成觸電，安全電壓並不是絕對安氬焊機全的。
　　事實上，如果從更廣的范圍來探討電焊機二次線觸電問題，其對人體造成的傷害形式是多種多樣的。電焊過程中人體與二次線接觸，電流作用於人體，在接觸部位會產生電流灼傷、電烙印或由於中樞神經反射和肌肉強烈收縮而導致機體組織斷裂、骨折等機械性傷害；電焊過程中產生電弧，在作業者防護不當時，可使其發生電光眼疾患或使金屬微粒滲入皮膚導致皮膚金屬化；另外，還有更為嚴重的電擊。
　　分析這些觸電事故的原因，主要因為存在下列不安全因素：
　　電焊機和焊接回路客觀上存在著觸電危險：
　　1.電焊機二次繞組絕緣損壞，二次接線柱絕緣不良，致使電焊機外殼帶電，而電焊機未接地接零或接地接零、漏電保護器出現問題，電源無法斷開，電焊機外殼長時間帶電。
　　2.二次輸出端接線柱無防護罩、二次電纜線裸露、電氬焊機焊鉗絕緣不合格而出現漏電現象。
　　3.由於利用廠房的金屬結構、管道、軌道、天車吊鉤或其他金屬物搭接作為焊接回路等。
　　焊接環境不良
　　1.在金屬容器、管道內、金屬結構上或潮濕的地點、水下進行焊接作業。
　　2.夏季氣溫較高，濕度較大，焊工長時間進行焊接作業，通風不良，人體大量出汗和疲勞，身體有病或情緒不佳，導致人體電阻大大降低。
　　焊工防護措施不到位
　　1.焊工未按規定穿戴勞保用品，尤其是絕緣手套、絕緣鞋和防護面罩。
　　2.絕緣用品因潮濕、破損等原因失效。
　　3.在危險環境下，腳下無絕緣墊。
　　由於上述物質和環境危險因素的存在，在氬焊機焊工產生失誤或在正常操作的情況下其他人員觸及不正常帶電體會出現下列現象：人的手或身體接觸漏電的電焊機外殼、二次線和焊鉗等的漏電部分、焊條和焊鉗的正常帶電部分，而另一只手、腳或身體的某部位又和工件、金屬導電體或潮濕的地點接觸，就會形成電流回路，造成觸電。

超大電流電阻焊機

　　電阻焊是將被焊工件壓緊於兩電極之間，並通以電流，利用電流流經工件接觸面及鄰近區域產生的電阻熱將其加熱到熔化或塑氬焊機性狀態，使之形成金屬結合的一種方法。
　　電阻焊主要有點焊、縫焊、凸焊和對焊等形式。
　　點焊時，工件只在有限的接觸面上即所謂“點”上被焊接起來，並形成扁球形的熔核。點焊又可分為單點焊和多點焊。多點焊時，使用兩對以上的電極，在同一工序內形成多個熔核。氬焊機
　　縫焊類似點焊。縫焊時，工件在兩個旋轉的盤狀電極(滾盤)間通過後，形成一條焊點前後搭接的連續焊縫。
　　凸焊是點焊的一種變型。在一個工件上有預制的凸點。凸焊時，一次可在接頭處形成一個或多個熔核。
　　對焊時，兩工件端面相接觸，經過電阻加熱和加壓後沿整個接觸面被焊接起來。
　　和弧焊相比，電阻焊有下列優點：
　　1)電源對工件提供瞬時超大電流如幾萬、幾十萬安培，二次電氬焊機壓很低，回路阻抗小，故加熱時間短、熱量高度集中、故熱影響區小，變形與應力也小，通常在焊後不必安排校正和熱處理工序。
　　2)熔核形成時，始終被塑性環包圍，熔化金屬與空氣隔絕，冶金過程簡單，焊接質量非常好。
　　3)工作不連續，無空載運行。電阻焊電源的負載持續率比一般弧焊電源低。不需要焊絲、焊條等填充金屬，以及氧、乙炔、氬等焊接材料，焊接成本低。
　　4)操作簡單，易於實現機械化和自動化，改善了勞動條件。生產效率高，且無噪聲及有害氣體，在大批量生產中，可以和其他制造工序一氬焊機起編到組裝線上。
　　電阻焊和弧焊一樣，曆史都很悠久。但由於電流較小，融熔速度和效果都受限制，故多年來遠不如弧焊機發展快。近二三十年，得益於超大電流二極管的創新發展，才使這一傳統焊接方法煥發了新的生機，各種電阻焊機的蓬蓬勃勃大發展極大地推動了航氬焊機空航天、電子、汽車、家用電器、輪船、高鐵、核電站等工業的大發展，進而極大地推動了現代大工業的大發展。

電阻焊機焊接方法

　　一、點焊
　　點焊是將焊件裝配成搭接接頭，並壓緊在兩柱狀電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點的電氬焊機阻焊方法。點焊主要用於薄板焊接。
　　點焊的工藝過程：
　　1、預壓，保證工件接觸良好。
　　2、通電，使焊接處形成熔核及塑性環。
　　3、斷電鍛壓，使熔核在壓力繼續作用下冷卻結晶，形成組織致密、無縮孔、裂氬焊機紋的焊點。
　　二、縫焊
　　縫焊的過程與點焊相似，只是以旋轉的圓盤狀滾輪電極代替柱狀電極，將焊件裝配成搭接或對接接頭，並置於兩滾輪電極之間，滾輪加壓焊件並轉動，連續或斷續送電，形成一條連續焊縫的電阻焊方法。
　　縫焊主要用於焊接焊縫較氬焊機為規則、要求密封的結構，板厚一般在3mm以下。
　　三、對焊
　　對焊是使焊件沿整個接觸面焊合的電阻焊方法。
　　四、凸焊
　　凸焊(projection welding )，是在一工件的貼合面上預先加工出一個或多個突起點，使其與另一工件表面接觸並通電加熱，氬焊機然後壓塌，使這些接觸點形成焊點的電阻焊方法。凸焊是點焊的一種變形，主要用於焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件。板件凸焊最適宜的厚度為0.5~4mm，小於0.25mm時宜采用點焊。隨著汽車工業發展，高生產率的凸焊在汽車零部件制造中獲得大量應用。凸焊在線材、管材等連接上也氬焊機獲得普遍應用。

弧焊逆變電源常用的諧波抑制措施

　　1無源濾波器(PassiveFilter，簡稱PF)
　　傳統的諧波抑制和無功功率補償的方法是電力無源濾波技術，又稱間接濾除法，即使用電力電容器等無源器件構成無源濾波器，與需要補償的非線性負載並聯，為諧波提供一個低阻通路，同時提供負載所需的無功功率。具體而言是將畸變的50Hz正弦波分解成基波及相關的各次主諧波成分，然後采用串聯的諧振原理，將由L，C(或者還有R)組成的各次濾波氬焊機支路調諧(或偏調諧)到各主要諧波頻率形成低阻通道而將其濾除[2-3]。它是在已產生諧波的情況下，被動地防禦，減輕諧波對電氣設備的危害。
　　無源濾波方案成本低，技術成熟，但是也存在以下不足(1)濾波效果受系統阻抗的影響；(2)由於其諧振頻率固定，對於頻率偏移的情況效果不好；(3)與系統阻抗可能發生串聯或並聯諧振，造成過負荷。
　　在中小功率場合，正逐步被有源濾波器所替代。
　　2有源濾波器(ActiveFilter，簡稱AF)早在20世紀70年代初，就有學者提出有源功率濾波器的基本原理，但由於當時缺乏大功率開關元氬焊機件和相應的控制技術，只能用線性放大器等方法產生補償電流，存在著效率低、成本高、難以大容量化等致命弱點而未能實用化。隨著電力半導體開關元件性能的提高，以及相應的PWM技術的發展，使得研制大容量低損耗的諧波電流發生器成為可能，從而使有源濾波技術走向實用化，當系統中出現諧波發生源時，用某種方法產生一個和諧波電流大小相等、相位相反的補償電流，且和成為諧波發生源的電路並聯連接來抵消諧波發生源的諧波，使直流側的電流僅為基波分量，不含有諧波成分。當諧波發生源產生的諧波不能被預計出是何種高次諧波電流，且隨時發生變化時，則必須從負載電流il中檢測出諧波電流ih信號，經檢測後的諧波電流ih信號，經過調制器進行調制，並按制定的方法轉換為開關方式控制電流逆變器工氬焊機作方式，使電流逆變器產生補償電流ifm並注入到電路中，以便抵消諧波電流ih逆變主電路一般采用DC/AC全橋式逆變器電路，其中的開關元件可用GTO、GTR、SIT或IGBT等大功率可控型電力半導體元件，借助開關元件的通斷，控制輸出電流波形，產生所需的補償電流。
　　電力有源濾波器作為抑制電網諧波和補償無功功率，改善電網供電質量最有希望的一種電力裝置，與無源電力濾波器相比，具有以下優點(1)實現了動態補償，可對頻率和大小都變化的諧波以及變化的無功功率進行補償，對補償對象的變化有極快的響應；(2)可同時對諧波和無功功率進行補償，且補償無功功率的大小可做到連續氬焊機調節；(3)補償無功功率時不需儲能元件，補償諧波時所需儲能元件容量也不大；(4)即使補償對象電流過大，電力有源濾波器也不會發生過載，並能正常發揮補償作用；(5)受電網阻抗的影響不大，不容易和電網阻抗發生諧振；(6)能跟蹤電網頻率的變化，故補償性能不受頻率變化的影響；(7)既可對一個諧波和無功功率單獨補償，也可對多個諧波和無功功率集中補償。