制桶工艺学
第三章 焊接
第二节 钢桶焊接设备
钢桶焊接设备一般包括专用或通用的点焊机、缝焊机、凸焊机（封闭器焊接用）及卷圆机（工艺辅助用机）。专用的钢桶桶身全自动缝焊机则将卷圆、缝焊聚于一机而省去定位用的点焊机。
现代钢桶焊接设备多基于电阻焊接原理，是一些构造复杂的装置。为了使制桶板材能在这些设备上顺利通过并进行保证质量的焊接，要求板材预先经过严格的剪磨工序。
由于电阻焊属于压力焊范畴，根据压力传动性质可分为杠杆式、气动或液压式、电动式及弹簧式等，钢桶电阻焊机以缸杆式及气动式多见。从电源性质及焊接脉冲形状看，钢桶电阻焊机以工频（50赫兹）单相交流电源及次级整流方式多见。
3.2.1 电阻焊机的主电力部分
电阻焊机应能保证从电压为380伏特的供电网路上获得所需的焊接电流。如图3-14所示，由各种导电元件组成的二次回路2用于向焊件1馈送焊接电流，通过变压器3、整流器6将工频的电网能量进行降压或降压整流成大小及波形合乎焊接工艺需要的焊接电流，使其流经被焊桶身1.通过大电流开关5（可控硅或引燃管）使变换器（变压器、整流器）接到电网上。电力变压器3用以获得安全的低电压（2.5～10V）的大电流，再通过分段式的级数换接器4可以改变一次绕组接到电网电压上的圈数，所以可以改变二次电压。通过控制设备7可以改变开关5中的整流元件相对于电网电压相位的导通时刻（在每一半周中）可以均匀地改变焊接电流。控制设备还要保证焊接循环的工序按规定的顺序和时间进行。
图3-14 电阻焊机主电力部分方框图
（a）单相交流焊机；（b）次级整流焊机
1-焊件；2-二次回咱；3-变压器；4-级数换接器；5-开关；
6-电力整流器；7-控制设备
一、单相交流焊机的主电力部分概述
图3-15中在合上闸刀1后，由开关——断续器3使焊接变压器TC经过熔断器2和级数换接器4接到电网上。
根据控制设备5决定的断续器3的导通时刻不同，二次回路的焊接电流I2可以成正弦波形（b）、断续波形（c）或调幅的电流脉冲。
图3-15 交流焊机主电力部分的电路（a）和
焊接电流I2的脉冲形状（b～d）
图上所示的单相交流主电力电路在制桶的点、缝焊机上最常用由这种电路的优点在于：电网电能的变换比较简单、通电时间和电流大小或者说焊接区的加热和冷却的时间及其特征容易调整。
单相交流焊机的应用在很大程度上受到工厂三相配电网允许外接大功率单相负载能力的限制，因为可能出现相位不平衡并周期性地影响同焊机并网工作的其它用电设备工作的正常进行。
交流焊机从电网上取下的需用功率很大程度上取决于二次回路的阻抗。而回路的阻抗则由回路的尺寸其中包括回路的面积所决定。200升钢桶桶身的点、缝焊机回路面积较大，因此从电网上取下的需用功率可达250KVA，是制桶厂中用电负荷最大的设备。
制桶用单相交流焊机由于焊接回路的感抗大，所以功率因数（cosφ）很低，约为0.3左右，说明无功功率占了视在功率很大的一部分，耗能很大。
降低焊接变压器二次电压的频率可提高单相焊机的电能指标（在同样的焊接电流和必须的焊接回路尺寸下，减小从电网取下的功率因数）。例如，当二次电压频率降低到5～10赫兹时焊机阻抗可降低1/3～1/4，这样在规定的电流下，焊机从电网上取下的功率会成正比地降低。因而为了最大限度地降低功率最好改用直流电流焊接，如200升钢桶次级整流焊机的额定功率仅为150KVA，但焊接速度却可大幅度提高。
二、次级整流焊机的主电力部分概述
普通的单相或三相电阻焊变压器经级数转换器和开关接于工频交流电网，由控制设备决定开关的导通并能均匀调节“热量”、当电阻焊变压器输出的强大工频交流电流经硅整流后成为直流接电流，再通过焊接回路输向钢桶搭接缝的焊接区。图3-16为二种常用次级整流电阻焊的主电路。
图3-16 常用次级整流焊机主电路
（a）单相整流焊机；（b）三相整流焊机
其中图（a）为单机全波整流方式，其特点是焊接变压器次级有中心抽头，功率因数达0.9；图（b）为三相全波整流方式，实际上相当于三个单相全波整流装置分别装在正常源的三相线路上，当三相全波整流电路采用三只相同的单焊接变压器时，在次级侧可用或不用相间变压器，但当三相全波整流电路采用三相焊接变压器时，其次级侧都使用相间变压器。这种系统使变压器初、次级铜线以及开关和硅整流器的利用率达到最高，适合高速缝焊，功率因数可达0.95。
在整流器接通时的过渡过程中，焊接电流按指数规律上升；在整流器切断时电流仍按指数规律降低到零，它的上升和下降斜率由等效时间常数?值决定。
次级整流焊机具有利于钢桶焊接的显著特点：可在宽广范围内调节电流和通时时间、控制设备较简单、功率因数高、需用功率仅为单相交流焊接机的1/2～1/3、整机重量轻、长机臂的损耗不明显、焊接电流可随焊接区电阻的变化作自动补偿、不易发生电极与焊件的粘损现象，因而电极的使用寿命得到提高。全自动的钢桶专用直流缝焊机目前国内已有产品，有很好的研制及应用前途。
