NBC-250CO2焊机的电路原理及故障处理 孙玉萌

河南机电高等专科学校毕业论文任务书第页共37页目录第一章绪论 31.1NBC-250焊机发展及应用 31.2选题的意义 41.3本课题研究的内容 5第二章NBC-250焊机总体介绍 62.1NBC-250焊机的特点 62.1.1工作过程 62.1.2NBC-250半自动焊机特点及用途 62.1.3主要参数 72.2CO2焊应用及相关知识 72.2.1NBC-250焊机的优点 72.2.2CO2焊相关知识 82．3送丝机构介绍 82.3.1送丝电动机 82.3.2减速装置 102.3.3送丝滚轮 102.3.4送丝软管 112.3.5焊枪 112.3.6送丝盘 112.4NBC-250焊机的几种安装方法 112.4.1固定安装法 112.4.2移动小车安装法 122.4.3悬挂安装法 122.4.4滑动安装法 12第三章主电路 143.1焊接电源主回路原理 143.2NBC-250焊机档位及各档位电压值 17第四章控制电路 194.1送气系统作用及构成 194.1.1送气机构 194.1.2送气控制电路 204.2控制电路分析 214.2.1送丝焊机调节原理 224.2.2集成块KC05介绍 224.3存在问题及解决方法 244.4焊机的开关机过程 254.4.1焊机开机过程 254.4.2焊机的关机过程 264.4.3NBC-250焊机开关机说明 26第五章常见故障分析及处理 275.1焊机送丝故障 275.1.1送丝电路故障 275.1.2送丝软管问题 285.2焊机送气问题 295.3焊机速度失调 295.3.1速度调节原理 295.3.2速度失调举例 315.4焊机没有空载电压 31第六章对故障处理总结 326.1故障检修的程序及注意事项 326.1.1一般故障 326.1.2疑难故障 326.2电焊机的维护 33结论 34感谢 35参考文献 36

第一章绪论1.1NBC-250焊机发展及应用CO2焊是在20世纪50年代的欧洲首先出现的。由于这种方法操作技术容易掌握、焊接接头质量高、生产效率高、成本低廉等优点,使CO2气体保护焊接工艺迅速在全国应用起来，成为焊接方式的主流，在工业生产中特别是重型机械制造工业、机车、汽车制造业、造船业、发电设备制造业和其他构件加工工业中,应用已较普遍扮演着极其重要的角色。NBC-250抽头式焊机就是实现这种焊接方法的焊接设备之一。焊机通过改变主变压器一次侧线圈匝数来改变输出电压值,具有焊接效率高，质量好、成本低、变形小、抗锈能力强、无渣明弧、容易掌握和实现自动化。电弧燃烧稳定，调节范围宽，飞溅小，熔池深，焊缝成型美观；适用于低碳钢、低合金钢以及低合金高强度钢材料的平焊、立焊/磨损零件的堆焊；在机械、治金、石化、车辆等行业广泛使用。适用于细丝(Φ1.0mm及以下),小电流(180A以下)的CO2焊接。由于其结构简单、成本低、便于维修,故对无特殊要求的焊接领域应用广泛。NBC-250焊机是进行自动/半自动焊的先进焊接设备，具有焊接效率高，质量好、成本低、变形小、抗锈能力强、无渣明弧、容易掌握和实现自动化。电弧燃烧稳定，调节范围宽，飞溅小，熔池深，焊缝成型美观；适用于低碳钢、低合金钢以及低合金高强度钢材料的平焊、立焊/磨损零件的堆焊；在机械、治金、石化、车辆等行业广泛使用。NBC-250焊机结构简单，易维护、节能效果好。配套SB6A/S99A送丝机。由于NBC-250抽头式焊机输出电压是靠改变初级线圈抽头来实现的，所以开关容量限制不能带负荷切换。成都电焊机研究所针对这一问题，设计了一种新型分铁芯抽头式CO2焊机（NBC系列、有160型、250型、、315型和500型），首创了带负荷调压的方式。目前，除成都电焊机研究所外，新乡电气控制设备厂、昆明电焊机厂等十几个生产厂家已生产这种产品。目前的NBC半自动焊接还面临2大难题,一是CO2气体保护焊接的飞溅大,焊缝成型差;二是CO2气体保护焊机的可靠性差，为了攻克这2个难题，我国焊机制造厂为解决上述2大难题进行了不懈的努力,取得了一些成果。其中解决CO2焊接飞溅的新思路是变等速送丝为脉动送丝;解决CO2焊机可靠性低的新思路是变有触点为无触点。我国于90年代初研制的无触点CO2焊机,应用性能十分可靠的CMOS集成电路,在国际上首次实现了CO2气体保护焊接过程全部无触点控制,这就将CO2焊机常见故障的严重程度和发生频率最高的“触点”全部根除,与K系列产品相比减少20多个触点。焊机中的机械动作器件仅仅保留了送丝电动机、电磁气阀和冷却风机,接线由100多根减少到20根,焊机的可靠性有了本质的飞跃。这是NBC系列焊机的一个重大改进。我国还有不少电焊机制造厂和采用CO2气体保护焊接的工业部门、科研机构仍然在继续探索、研究。我们深信在不久的将来,我国的CO2气体保护焊接将为世界焊接技术的进步做出新的更大贡献。推广高效节能的CO2焊机是我国焊接界当前乃至今后相当长的一段重要工作，希望从事焊接设备、焊接材料及焊接辅机具科研制造、使用的单位共同努力。为加快我国CO2焊接技术的推广，迎接CO2焊接技术美好明天而奋斗。1.2选题的意义现代电力电子技术的不断发展为研制NBC-250焊机奠定了基础。进入上世纪80年代后，随着半导体开关元器件的高速发展，带动了NBC-250焊机的迅速发展。世界各国的电焊机制造厂商不断推出各种新型焊NBC-250焊机，从上世纪80年代末以来NBC-250焊机也得到了较快发展，在短短20年间，NBC-250焊机技术得到了突飞猛进的发展.由于焊NBC-250机性能好，而且节材节电，所以倍受欢迎，产量逐年提高。目前以成为一种主要的焊机种类，尽管如此，目前焊接设备还存在不少问题，主要有以下几个方面:1、CO2气体保护焊接飞溅大。2、焊缝成型差。3、CO2气体保护焊机可靠性差。随着社会生产力的发展，各行业对焊接设备的需求越来越大，尤其是对功能多，价格低廉的焊接设备更是如此。1.3本课题研究的内容本文研究的内容是NBC-250弧焊电源，通过对控制电路的研究来提高CO2焊机的整机可靠性和改善焊接性能。在分析过程中涉及到了三相全波桥式整流电路主电路、送丝控制电路、送气控制电路等等。重点研究弧焊电源主电路及控制电路等，并对常见故障进行分析和处理。具体研究内容包括：1.对主电路组成原理及工作程序进行了介绍；通过三相桥式硅整流电路输出适当的焊接电压，由控制电路实现焊接程序的控制，送丝机电路控制；分析了送丝及送气电路；电抗器用条形铁芯，可减轻金属飞溅和改善焊接质量。2.介绍了NBC-250型CO2半自动焊机的组成及各部件的作用，阐述了焊机的开关机过程及怎么实现提前送气及滞后停气的原理。3.针对NBC-250型焊机不送丝、焊机不送气、焊机速度失调及焊机没有空载电压等故障作详细的原因介绍及处理办法。第二章NBC-250焊机总体介绍2.1NBC-250焊机的特点CO2保护焊是一种高效、优质的焊接工艺方法。具有节能、生产效率高、成本低、焊接品质好、有利于实现焊接自动化等特点。因此在中、薄板和各种低碳钢、低合金钢的气体保护焊全位置焊接中得到了广泛的应用。NBC-250抽头式焊机就是实现这种焊接方法的焊接设备之一。它是以硅二极管作为整流元件，利用CO2作为保护气体，通过专用焊枪把气体送入焊接区，CO2气体排除焊接区的空气，并覆盖在液态金属熔池上，实现保护作用，避免焊缝中存在气孔、氧化物和氮化物的夹渣，从而使焊缝的金属性能达到理想效果。此焊机具有稳定性高，熔敷率高，熔深大，适用范围广，较焊条电弧焊节能50%，生产率提高2倍，焊接变形小，抗塑性好，操作方便等特点，已广泛应用于各种钢结构全位置焊接，在产品生产中得到广泛的应用。2.1.1工作过程NBC-250半自动焊机由电源-控制箱、送丝机构、焊枪及供气系统等组成，其中焊接电源是核心部分，其设计参数的合理与否对整机的性能影响较大。工作控制程序见图1图1CO2半自动焊工作控制程序框图2.1.2NBC-250半自动焊机特点及用途1、适用于薄板及中厚板，低碳钢，低合金钢的气体保护焊接；2、外置式送丝结构，具有良好的机动性；3、生产率高、质量好、无渣、明弧、能见度高；4、焊接热影响小，变形小，焊缝成形美观；5、高效率，可使生产效率比手工弧焊提高数倍、节能显著、生产成本低；6、送丝机调速电路引入反馈，送丝更稳定，焊接速度快，具有出色的电弧稳定性2.1.3主要参数其主要参数如下：表1焊机参数规格型号NBC250空载电压（A）20.5～41.5电源电压3N～380V50Hz调节级数21额定输入容量（KVA）8.1效率0.85额定焊接电流（A）250焊丝直径（mm）Φ0.8～Φ1.2额定工作电压（V）17～27适应板厚（mm）1.0～6.0额定负载持续率60％外形尺寸（长*宽*高mm）570*490*890电流调节范围（A）60～250重量（Kg）1252.2CO2焊应用及相关知识2.2.1NBC-250焊机的优点NBC-250焊机专为0.6mm以上的薄板焊接设计，小电流焊接电弧稳定性高、飞溅极小、焊缝质量一流，构造简单可靠，大变压器设计负载持续率高，是各种薄板焊接首选机型。采用分立元器件和采用集成电路设计控制板，实际效果是不同的这是因为：（1）同样一个功能的实现，采用集成电路设计要比采用分立原器件设计减少很多元器件。利于提高可靠性。（2）分立件参数的离散型较大，使元器件筛选测试和控制板的调试工作量大，工作复杂。（3）从经济上看，采用集成电路设计后使焊机的性价比得到了较大提高。2.2.2CO2焊相关知识优质二氧化碳气体保护焊机型号：KR系列、NBC系列、NB逆变系列KR可控硅焊机KR-200KR-350KR-500KR-630适用于金属焊接，焊接性能好，线路成熟、质量稳定可靠，焊机还配备混合气体进行高质量焊接。配件通用性高，价格适中。是钢结构、船厂、金属构架、成套设备制造的理想选择。NB逆变二氧化碳焊机（IGBT）NB-350、NB-500焊机应用国外先进逆变软开关技术、进口IGBT模块质量可靠，焊接成型好、电弧挺度高，精艺内部构造保证焊机稳定可靠，重量轻易于携带适合野外作业、抗电网波动性强。高效节能、最大可节能30%、实际降低使用成本。总之各有千秋在选择焊机时，要针对具体情况全面考虑其实NBC焊机优点真的不少。2．3送丝机构介绍2.3.1送丝电动机在焊接过程中，送丝机构质量的好坏直接影响电弧的稳定性，尤其是细丝CO2焊对送丝机构要求更高。NBC-250半自动焊机送丝机构由送丝电动机、减速装置、送丝滚轮、送丝软管、焊枪和送丝盘等组成。为方便实现无级调速，送丝电机通常采用直流电动机，可在较大范围内实现无级调速，要求起动!停止惯性小。表3送丝机主要参数规格型号S99A电源电压AC36V送丝速度调节范围（m/min）3~13使用焊丝直径（mm）实芯Φ0.8~1.2药芯Φ1.2~1.6送丝速度稳定性网络电压适应性+5％~10％范围内速度变化<5%热稳定性<5%焊枪电缆长度(m)3外形尺寸(长*宽*高mm)430*180*310重量(Kg)9NBC-250采用“推拉丝式”送丝形式，如图8所示推拉丝式图8CO2半自动焊的送丝形式推拉丝式送丝机采用前拉后推并用的送丝方式，通过安装在焊枪内的拉丝电动机和送丝装置内的推丝电动机二者同步运转来完成的。送丝软管可在20∽30mm内可靠送丝。但结构复杂，维修较为困难，故在生产中应用较少。2.3.2减速装置采用微型电动机直接带动减速装置，减速器采用蜗轮蜗杆、齿轮传动方式减速。送丝速度调节范围较大，故采用一级蜗轮和一级可拆换的齿轮两级减速装置，充分发挥电机功率效能，使送丝速度在大范围内实现无级均匀调节。2.3.3送丝滚轮送丝轮直接将送丝电机的动力传给焊丝，焊丝得到的送丝力越大，则送丝越平稳、可靠。送丝轮通常采用45号钢制造，轮直径一般为30∽40，轮表面硬度淬火到HRC50～55，增加耐磨性。轮的表面形状为V型。如图9所示V型滚轮单主动轮图9滚轮传动形式2.3.4送丝软管送丝软管是送丝的通道。对软管的要求是内径大小要均匀合适，当焊丝通过摩擦阻力要小，并具有较好的挺度和弹性。本焊机要求内径大于焊丝8∽10mm，软管长度约为3m左右。2.3.5焊枪焊枪除导电作用外，还可把送丝系统送出的焊丝导向熔池，同时将CO2气体引向焊枪端部的喷嘴喷射出来，有效地保护焊接区。焊枪的喷嘴为圆锥形，不宜用圆柱形或喇叭形，以有利于形成CO2气体的层流，防止产生紊流。导电嘴的孔径和长度与焊接质量密切相关，其孔径D应根据焊丝直径d来确定。2.3.6送丝盘送丝盘是贮存焊丝的地方，焊丝由焊丝盘供给。本焊机为外绕式，盘绕焊丝时，要将焊丝整齐排列，不要交叉，以免焊丝互相牵扯，影响送丝正常进行。2.4NBC-250焊机的几种安装方法随着工业的发展，二氧化碳气体保护焊机的应用越来越广泛。根据不同的工位条件选择适当的安装方法，能够提高焊机的使用效率，大幅度减轻操作工人的劳动强度。下面对焊机的方法分类讨论。2.4.1固定安装法适用于焊接位置变化不大的小批量生产场所。（1）优点安装方便、成本较低。（2）安装技术要求①焊接主机距离墙壁200mm以上，两台主机并列放置时应相隔300mm以上。②焊机应放在避免阳光直射、避雨、湿度和灰尘小的场所。③焊机外壳必须可靠接地，接地电缆直径应＞14mm。④焊机输入、输出的接线必须牢固，并加以绝缘保护。⑤焊机的输入、输出电缆截面积应符合要求，不要过长。2.4.2移动小车安装法适用于作业范围大的场所。在几个工位之间使用且每个工位的工作量都不大的情况下，将控制线和气管适当加长，把送丝机安装到带有万向轮的专用小车上，便于在多个工位之间移动、焊接工件。2.4.3悬挂安装法适用于密集型的作业场所，如图，送丝机固定在保护罩内，摆动臂可以360度旋转，保护罩可以沿摆动臂作径向移动。2.4.4滑动安装法适用于作业范围大的场所，如图。将若干个龙门立柱预埋或固定在地面，将两根专用轨道（可以采用汽车行业吊装悬挂点焊机的专用导程）作纵梁，平行固定在龙门立柱上的横梁上，导轨梁里面装有专用导向轮，可以沿纵向滑动，再将专用横轨分别与导向轮的支架固定成一个整体作为横梁。横轨内也有导向轮，导向轮下面的支架与送丝机保护罩焊接在一起，转45度 第三章主电路3.1焊接电源主回路原理CO2焊机的焊接电源由主电路和控制电路两大部分组成。其中主电路由带有特殊抽头的变压器、三相桥式整流器、电压调节器和电源输出电抗器组成。控制电路由控制变压器、时序控制电路和带电枢电压负反馈的送丝机控制电路组成。其原理框如图2所示。图2NBC-250焊机原理框图图3NBC电气原理图第Ⅰ部分主变压器是一个普通的三相降压变压器，它的接法为Y/△。这种接法不但节省铜线，而且便于绕制。它的一次绕组上引出若干抽头，分别接在电压调节器的各个档位上，根据所调节的电压档位，可以使二次线圈感应出相应的副边电压。根据焊接工艺的要求和标准规定，设置了14个档位，以保证有足够的电压调节范围。或者一次和二次绕组都有抽头，用于调节二次电压（图中S为调节抽头的转换开关）。第Ⅱ部分三相整流器，它是六个二极管（Z1∽Z6）组成的三相全波桥式整流电路，三只整流管的阴极连在一起接到负载端，称为共阴极接法，三只整流管的阳极连在一起接到负载端，称为共阳极接法，其ZD1、ZD3、ZD5管与正输出端M相联，为共阴级接法；ZD2、ZD4、ZD6管与负输出端N相联，为共阳级接法。也就是整流后的直电压由M、N点输出。其作用是将三相交流点变成直流电，整流后的直流电由MN两点输出。第Ⅲ部分支流输出电抗器，（如图2）它是一个带有铁芯的线圈，铁心可以是留有一定气隙的闭合的口字形铁心，还可以是棒状铁心。线圈的圈数可以调节，用来调节支流回路的电感，电感的大小与线圈匝数的平方成正比，所以经常用改变线圈匝数的方法来调节电感的大小。电抗器的作用是调节电源的动特性，主要表现在它能限制短路电流增长速度，同时也能限制短路峰值电流，使得短路电流增长速度和短路峰值电流能适应短路过度的要求，以适应短路过渡CO2焊的要求。铁心留有气隙或采用棒状铁心，主要是为了防止大电流下铁心饱和，而使电感值急剧降低。直流输出电抗器还有滤波作用，将电流的波动变的更小。抽头式整流焊机没有单独调节外特性的机构。变压器抽头式整流焊接电源的外特性基本上是平特性，如图2所示。焊机的空载电压为：U0=1.35U2X（1）式中U2X为主变压器二次侧线电压。图4抽头式电源外特性因为主变压器是正常漏磁式，其内阻抗很小，所以负载时二次侧电压与空载时基本相等，此外，电抗器线圈的内阻也很小，所以负载时输出的直流电压为：U≈U0（2）因此抽头式电源外特性曲线基本上是水平的。由式（1）和（2）可见，只要改变主变压器的二次侧线电压，就能够调节外特性。所以，抽头式焊机通过改变一次线圈的匝数或同时改变一次和二次线圈的匝数来调节外特性曲线，就可以得到所要求的电压。抽头式调节属于有级调节，根据工艺要求，短路过渡CO2焊时电弧电压发生1V左右的变化，将对焊接过程有明显影响。细丝CO2焊时，变压器抽头的级差一般为0.5～1V。控制部分通过一次变压器KB和二次变压器B5的变压达到各电路所需的电压值，电磁气阀QF、交流接触器QC及指示灯XD1、XD2、XD3电压有一次变压器提供，由QC控制。控制板S97A有二次变压器变压后输送电压，经过各控制元件达到送丝机以便实现对送丝机的控制。变压器抽头式焊接整流电源优点是结构简单、节省材料、容易制造、价格低廉、使用可靠、维修方便及电源动特性好。缺点是电弧电压只能有级调节和停机调节；对网路电压波动没有补偿能力，网路电压波动时电流、电压稳定性差；因而焊接规范不稳定。此外，电弧电压是通过改变抽头位置来调节的，所以只能停机调节，不能遥控。空载电压较低，近似等于工作电压，所以在小电流时引弧性能稍差且难以实现火口填充等工艺。3.2NBC-250焊机档位及各档位电压值为了使电压调节范围在相邻两级级差不大，NBC-250焊机设置了粗调3个挡和位细调7个挡位，粗调的Ⅰ挡、Ⅱ挡和Ⅲ挡分别与细调的7个挡位对应调节，共21挡。随着挡位调节增加电压响应增大，其对应值如下表：表2焊机挡位调压值粗调挡位细调挡位电压值(V)Ⅰ挡1挡192挡19.83挡20.54挡21.25挡226挡22.87挡23.6Ⅱ挡1挡24.92挡263挡26.84挡27.95挡28.66挡29.37挡30.2Ⅲ挡1挡31.52挡32.33挡33.64挡34.25挡35.36挡377挡38.4通过对粗细挡的精细划分，大大降低了两级别之间的级差，电压输出均匀平衡，焊接电压达到所需电压值，电弧稳定燃烧，提高了焊接质量。第四章控制电路4.1送气系统作用及构成送气系统的作用是将CO2液化气瓶内的CO2液体转为气体，经过降压进入管路，以一定的流量从喷嘴中射出。4.1.1送气机构CO2气体保护焊接供气保护焊接供气系统由白色CO2气瓶、减压流量调节器(包括预热器、减压阀、流量调节器及流量计)、电磁气阀(如图12)及气管等组成。螺钉；2-垫圈；3-罩；4套；5-弹簧压力调节芯；6-铜环；7-导杆；8-弹簧；9-活塞；10-密封塞；11-压盖；12-阀垫；13-密封圈；14-气管；15-线圈；16线圈架；17-弹簧垫。图12电磁气阀结构4.1.2送气控制电路图13送气控制电路当焊枪开关AN闭合时，电子继电器JI吸合交流接触器QC导通，使8号线与10号线接通，电子气阀开始工作进行送气，由于C15的充电使送丝滞后，实现了系统的提前送气，当AN断开时，送丝系统停止送丝，由于C15的放电是J2保持闭合，J1的断开不影响交流接触器的工作，送气系统仍然工作，送气继续进行，实现焊机的滞后停气。4.2控制电路分析控制电路控制整个焊机的工作过程，其核心部分是送丝机的调速电路。焊接质量与送丝的稳定性密切相关，只有送丝均匀，才能产生有规律的熔滴过渡。我们设计的送丝机调速电路是采用电枢电压负反馈电路，具有较高的调速精度和教硬的调速电路输出特性，可有效地保证焊接过程送丝速度的稳定，对电网电压的波动或负载力矩的变化都有很强的适应能力。其电路图如图10所示图10送丝机调速电路原理图4.2.1送丝焊机调节原理送丝电路主要有整流部分、送丝速度控制部分、网压补偿（比例运算器、集成触发电路KC05、变压器、单相桥式半控整流电路）部分等组成，控制变压器B5的二次交流电经单相半控桥式电路整流得到直流电压。该电压的零点为移相与触发电路的同步点，为送丝机提供电枢电压。送丝速度给定电压由电位器W1的滑动点电位决定。该点电位越高，则送丝速度越快，反之则慢。当电网电压发生变化时焊接电压开始发生变化，焊接电压Ud变化，经反馈由比例运算器ICIA输出信号Uk，Uk下降经集成触发电路KC05输送变压器MB，由MB变压后控制晶闸管，使晶闸管导通角发生变化从而使Ud回到原来的电压值，送丝电机的稳速过程（电网电压升高和电机负载加大两种情况）（1）电网电压升高：网压↑→Ud↑→Uf↑→Uk↓→导通角↓→Ud↓（2）电机负载加大：Mfz↑→Ia↑→n↓→Uf↓→Uk↑→导通角↑→Ud↑4.2.2集成块KC05介绍图11为触发器的内部原理图与外形图。它与分立元件组成的锯齿波同步触发电路一样，由同步信号、锯齿波产生、移相控制、脉冲形成和整形放大输出等环节组成。管脚4、15通过R6接通同步电压ｕs，在ｕs过零点时，V1、V2、V3均截止，V4饱和导通使积分电容C1放电。同步电压过零结束后V4恢复截止，积分电容C1接在V5集电极与基极组成密勒积分。这是一种电容负反馈的锯齿波发生器，字V4截止瞬间，±15V电源经R7、R8、W1向电容C1充电，V5集电极电位升高。V5从饱过渡到放大状态，基极电流减小，集电极电流亦相应下降，使流经C1、R8、W2的电力基本α恒定，V5集电极电位线性增厂、增长地到锯齿波电压。W2是调节锯齿波斜率的电位器。锯齿波电压ｕC5与偏移电压Ub（-）、控制电压UC（+）在V6基极并联综合，改变UC值V6导通时刻随之变动。V7截止时间即为输出脉冲的宽度，由R7、C2值决定。V7集电极每个周期输出相隔1800的两个脉冲，经脉冲选择环节V8和V12分别截去负半周和正半周的脉冲，是1#脚输出正相脉冲15#脚输出负相脉冲，13#、14#脚提供脉冲列调制和脉冲封锁控制端。KC05的同步电压可任意值，限制电阻R6按下式计算R6=同步电压/(1～2)mA图11KC05原理图对于不同值的控制电压UC与偏移电压Ub,只要改变电阻R8、R9的比例仍可以工作。此触发电路为正极性电路，即控制电压UC增加晶闸管输出电压Ud也增加。KC05移相触发器主要用语单相或三相桥式装置，其主要技术数据如下：电源电压DC±15VmA允许波动±5﹪电源电流：正电流≤15Ma，负电流≤8mA移相范围：≥1700(同步电压30V，R615kΩ)脉冲宽度400μs～200ms脉冲幅值≥13V最大输出能力100Ma正负半周脉冲相位不均衡≤±130环境温度：-100C～704.3存在问题及解决方法根据前面所述的主电路和控制电路，通过同类型焊机进行比较，发现NBC-250的外特性和调节特性都很好，但动特性较差，金属飞溅过大，严重硬性焊接效率和质量。我们认为主要原因是熔滴过渡不正常和过大。如果过大，熔滴刚与熔池接触就形成缩颈，在强大的电磁收缩作用下，熔滴弹回到焊丝端头，伴随着缩颈处金属流体的电爆炸，产生很大的飞溅。只有当较小时，短路峰值电流见效，飞溅也就小了。要使见效，就要增大电感L根据公式（2），当S和l保持不变时，增大N和，可使L增大。如果将电抗器的匝数增加若干匝后，焊机的性能随有所改善，但还不很理想。但可对电抗器的结构进行改进，将电抗器的闭合铁芯改为条形铁芯。当流过电流值增大时，闭合铁芯易饱和。饱和度增加，μn就会下降，从而使电源的动特性保持稳定。经过这次改进，试焊效果很理想，电弧也边得更加柔和，整机性能更趋完善。目前，NBC-250机型已经投入了批量生产，并且得到广泛应用。4.4焊机的开关机过程4.4.1焊机开机过程J3-2↓→切断刹车回路 J3↑J3-1↑→单相半控桥电路导通→输入36VQC2焊机主回路通电QC8QF↑→开始提前送气J1J1-4↑→QC↑→QC30↑→红灯熄灭↘QC29↑→绿灯亮J1-2↑→允许Uyd加J2-2↑J1-3↑→延时→J2↑J2-1↑→Uk送丝机开始送丝4.4.2焊机的关机过程J3-2↓→接通刹车电阻J3↑J3-1↑→单相半控桥电路关断→送丝停止J1-2↑→切断Uyd输入J1-4↓→（由于J2-2的导通）电路继续导通J1↓J1-3↓→C15充电→J2延时关断QC2↓→焊机主回路断开QC8↓→QF↓→送气系统停止工作送气停止J2↓QC29↓→绿灯熄灭QC30↑→红灯亮其中↑表示闭合或导通；↓表示关断4.4.3NBC-250焊机开关机说明NBC-250焊机具有提前送气，滞后停气的特点。确保了焊接的质量NBC-250焊机由控制电路实现焊接程序的控制，带电枢负反馈的调速电路控制和调节送丝速度。主电路通过控制电路实现了焊机的开关机过程。电抗器采用条形铁芯，可减轻金属飞溅和改善焊接质量。第五章常见故障分析及处理5.1焊机送丝故障1台半自动CO2焊机的正常工作，需要电气控制系统和机械系统良好的配合运行，方可实现。任何一个环节、零部件、甚至接触不良（虚焊）都能导致送丝机构的故障而影响焊接工作的正常进行。5.1.1送丝电路故障例：焊接的过程中送丝机不送丝了，检查送丝熔断器没断，送丝电位器也是好的，送丝点电机没有问题，初步断定是电磁继电器在K1损坏，合上焊枪上的微动开关Q3，发现电磁继电器K1有动作，交流接触器KM不动作，也没有电压，检查接头25，60，66，67及导线是通的，以为是交流接触器KM烧坏，当直接接通交流接触器KM后，送丝电动机开始工作，焊丝送出了来了。问题基本查明，应该是接触电路板虚焊的问题，但将有疑问的焊点检查从新焊接，问题依然存在。经过反复的思考，认为有可能是印刷电路板的生锈而导致的虚焊。将印刷电路板上接点25与电磁继电器K1之间导线重新连接焊好，再装上一试，问题解决了。分析原因，是该焊机使用的时间较长，加上车间潮湿，导致印刷电路板的腐蚀所致。5.1.2送丝软管问题半自动CO2焊机，大都采用推丝式送丝方式，也是焊丝靠电动机驱动送丝轮推送力穿过软管进行焊接过程在这个过程中，焊丝首先要经过主动轮V型槽，靠主动轮与从动轮之间的压力才能被送出。这样焊丝在主动轮与被动轮的挤压和磨擦下就会被剥落掉一些小颗粒状铁末。由于送丝轮的快速转动，磨擦产生了静电。使剥落下来的小铁末、镀铜层及其它污垢被吸附在焊丝上面，随焊丝一起被带进送丝软管内部。送丝软管的结构简单，内芯是弹簧钢丝绕制成密绕弯曲弹簧，在外面套上全胶管。所以软管内部弹簧螺间隙就会被这些金属颗粒填充，送丝磨擦阻力也逐渐加大，就开始出现焊接过程不稳定，直至堵塞中止焊接，这时就不得不更换新软管。焊接时，焊接电流越大，送丝速度越快，送丝软管堵塞的就会越快，有的时候送丝软管只能用半个月，有的甚至用不到一个星期，送丝软管就会因堵塞而不能用。（1）汽油清洗法把堵塞的软管放在汽油桶内，泡一泡，漂一漂，沾在软管内部弹簧螺间隙的金属颗粒就会脱离出来。泡泡漂漂晾起来，之后又可以正常使用了。这种方法快捷简单，汽油也可重复使用，只是对软管的外层胶皮是个考验，基本上一根软管我们可以用此法重复使用4次以上，胶皮就会被汽油咬伤，导致漏气彻底报废。（2）敲打法把堵塞的软管于通风处放置一天，目的是通过水分的自然挥发和材料间热膨胀系数的不同，降低金属颗粒在软管内壁的附着力。然后将软管垫在包装箱上用橡皮锤轻轻敲击。经过这一番松筋活骨，再拿到气瓶口轻轻一吹，软管焕然一新，又可以为我们服务一段时间了。这种方法只要手法适当，一根软管可重复使用十余次，大大提高了再利用率。（3）加装除尘过滤器在送丝过程中，金属颗粒也同样会附着在送丝轮上，由送丝轮再转移到焊丝上，成为一个主要污染源。所以我们根据汽车雨刮器的原理设计了一个除尘过滤器，就是借助过滤端子将主动轮上附着的污垢刮掉。螺栓一端固定弹性橡胶垫或毡垫，紧贴在送丝轮上，压力通过螺母适当调节，这样，随着转动，主动轮经过垫片清理，附着颗粒就大大减少，软管耐用性获得明显提高。5.2焊机送气问题首先，闭合电源开关，为焊接做好准备，然后按下焊枪微动开关使主回路厡边接通，同时电磁气阀工作，向焊接区输送保护气体，继面延时继电器动作，使主回路次边接通，输出空载电压。与此同时，送丝电机工作，输送焊丝引弧焊接，焊接结束时，松开焊枪微动开关，送丝电机停止送丝，主回路断开，电磁气阀延时关断，停止送气。焊机送气过程大致就是这样当出现问题时可从下面电路方面考虑（1）QF电磁气阀是否有动作，原因可能有：QC交流接触器没有吸合、控制变压器KB有问题、副线圈10、12线有问题、1K是否有问题、1RD、2RD熔断器是否导通等。（2）控制气路的继电器触点接触是否良好，用万用表检查继电器线圈及触点，修磨触点或更换继电器。（3）减压表、流量计冻结不出气。检查预热器是否接通，接头有无漏气并予以修复。（4）电磁气阀是否损坏，检查气按钮，检查电磁气阀，进行修理或更换。其次，看二氧化碳气体是否用完、气管破裂、气管弯曲过大或堵塞等。针对这些情况更换气瓶，更换气管、拉直气管或清除气管内脏物、使之畅通等。5.3焊机速度失调5.3.1速度调节原理送丝马达速度调节过程：由二极管VD5-VD8和变压器T2组成全波整流电路，输出一个负脉动电压，随时为二极管VT的导通做好准备，该负脉动电压经过稳压管VS2和电阻RP16、R19进行分压，并通过R7,R8始终给程控单结管PUT的门极加一个负电压。当遥控盒上可调电阻RP16给定的正点压加入到由三极管V1和V2组成的复合管后，立即输出一个正电压，给电容C3进行充电，当电压超过PUT门极电压后，PUT导通，则C3通过PUT和R10给晶闸管VT门极一个正脉冲信号，使其导通，同时C3放电。其波形如图2所示。当放电过程结束时，程控单结管PUT关断，电容C3重新进行充电，重复开始过程。注意对电容C3重新充电要等到晶体管VT关断后才能进行。因为如果VT继续导通，VT的阳极A端相当于直接接在整流输出的负电压上，截止复合管，没有电流给出，电容C3无法充电。晶闸管VT的关断过程：当送丝机M1两端产生的反电动势E高于瞬时整流输出的脉动电压时，使得VT的阴阳极之间施加一个反向电压，从而关断VT等效电路。如图3所示。当a端电压处于负向时，而b端电压处于正向时，送死马达的通路是：\0v（变压器T2的中心抽头）马达M晶闸管VTVD7、VD8a端（变压器T2的一侧）晶闸管VT导通示意图如图4所示。在对电容C3充电t1时刻以前，当送死速度给定后，送丝电机M1的反电动势E也就确定：u1＜E.说明变压器T2的输出电压不能克服电机电动势E,因而相当于给晶闸管VT施加一个反向电压，故晶闸管不能导通：在t1-t2时间内，u1＞E，说明变压器T2输出的电压在任何时刻都能克服电机的反电动势E，给晶闸管VT施加一个正向电压，晶闸管VT有可能导通：当t＞t2时，由于u1＜E,晶闸管VT开始关断。如果电流调解电位器RP1给定电压升高，则经过三极管放大后输出的电压也随之升高，电容C3充电速度加快，相当于程控单结管PUT施加给晶体管VT的触发脉冲前移，程控单结晶体管PUT和晶体管VT的导通时间增长，因而送丝马达两端的平均电压升高，马达转速上升，送丝速度加快，相当于焊接电流增大。反之给定电位减小，则马达转速下降，焊接电流减小。稳压管VS2对晶闸管VT输出的平均电压起稳压作用，送丝马达两端电压的转动靠电阻RP16和R19分压，通过电阻R18并经稳压管VS1的稳压，反馈到三极管V1的基极形成负反馈，起到稳定作用。以上是控制马达转动的原理速度失调时可考虑但这是主观因素，其实在现实中许多次要因素往往是造成速度失调送丝速度的原因1：焊丝在制造过程中的残余应力，2：绕盘质量3：焊丝波浪弯曲4：焊丝表面质量等。5.3.2速度失调举例下面针对焊机速度失调举一例说明维修的办法：送丝焊机转速过快且不能调节。故障原因分析（1）调速电路的晶闸管击穿。（2）调速电位器连线断路。针对（1）检查调速电路a、用电烙铁烫开晶闸管SCR控制板引线，接通调速电路，若电机仍高速转动，说明晶闸管已正向击穿，取下检测并更换之。b、若烫开晶闸管控制板引线后电机不转，说明晶闸管未损坏，可能是失去反馈所致检查修复。针对（2）检查TS-1调速电路的W4、R11两端的电压是否在0.5-5V左右变化，若R1的电压为7V左右并不变化，说明W4和W3的中间连接断路。打开操纵盘，检查W6（3号点）的连接是否因W4松动而在调节旋钮拧动时拧断，并予以接通。5.4焊机没有空载电压主电路是由三相电源到交流接触器再到变压器再到三相硅整流桥再到直流电抗器最后到输出若没有空载电压就在这些地方查原因，应按由简单到复杂的顺序依次查找原因，首先看一下熔断器也就是1RD用万用表测一下看是否有断的，若没有问题，接下来就是看交流接触器QC再开机的过程中也就是开1K时看是否吸合。若还没有问题也许就是粗调、细调看是否接线有问题等。若还没有问题最后那就是三相硅整流桥有问题了这个最好解决更换新的。第六章对故障处理总结6.1故障检修的程序及注意事项6.1.1一般故障1.观察现象，分析判断大致部位2.断开电源，对设备进行检查：插头是否松动；电线电缆是否破损；是否有线头脱线、开焊；有无烧焦味等。3.外观检查后，通电检查。最初从声音、气味、火花等入手；针对元件用仪器（万用表、示波器等）测量。6.1.2疑难故障1.现象不定，接触不良运用代替法，缩小故障范围2．检查接线或元件参数是否有误.必要的时候用万用表、示波器检查等。3．排除电方面的问题，必要时对电路板检修。特别提醒：在检验过程中最主要的是注意安全。6.2电焊机的维护1．焊机应按使用说明书给出的接线图正确接线，焊机的保护性接地端子必须可靠接地，焊机在接入电网时，要注意电网电压与焊机铭牌上的电压值相符，并拧紧各电缆接头。2．焊机应置于通风良好，干燥清洁和无腐蚀性及包爆炸气体的地方。3．操作者应了解焊机的一般构造、电气原理、并掌握正确的使用方法。严禁乱动开关和将未关断电源的焊枪放在工件上。4．经常检查焊枪的喷嘴与导电杆之间的绝缘情况。以防焊枪与工件之间短路，导电嘴与焊丝之间的接触情况。当导电嘴磨损过多时应及时更换，以免影响焊丝的导向及焊接电流的稳定性。5．焊枪上的电缆、控制导线和气管的接头、都应工作良好。6．气路系统不应有阻塞或漏气现象，以使熔池得到良好的保护。7．及时清理焊枪喷嘴上附着的金属颗粒。8．工作完毕，应切断电源，关闭气源。9．久不用焊机，应退出焊丝，以免锈蚀送丝机构，当再次使用前，应检查焊机的绝缘电阻及各部分的连接情况。用万用表检查焊机的绝缘电阻时最好先短路或断开半导体器件或采取其他保护措施，以防损坏。10．定期给送丝机构加油、换油。电动机碳刷磨损过多应及时更换。结论1.NBC-250焊机是由抽头式变压器原边和电压调节器的不同组合数出相应的副边电压，通过三相桥式硅整流电路输出适当的焊接电压，有控制电路实现焊接程序的控制，带电枢电压负反馈的调速电路控制和调节送丝速度，电抗器采用条形铁芯，可减轻金属飞溅和改善焊接质量。2.NBC-250焊机控制电路采用了比例运算器、集成触发电路KC05、变压器、单相桥式半控整流电路等组成，控制变压器B5的二次交流电经单相半控桥式电路整流得到直流电压。该电压的零点为移相与触发电路的同步点，为送丝机提供电枢电压。送丝速度给定电压由电位器W1的滑动点电位决定。该点电位越高，则送丝速度越快，反之则慢。通过这些先进的改进，使得NBC-250焊机得到了推广。3.NBC-250焊机是进行自动/半自动焊的先进焊接设备，具有焊接效率高，质量好、成本低、变形小、抗锈能力强、无渣明弧、容易掌握和实现自动化。电弧燃烧稳定，调节范围宽，飞溅小，熔池深，焊缝成型美观；适用于低碳钢、低合金钢以及低合金高强度钢材料的平焊、立焊/磨损零件的堆焊；在机械、治金、石化、车辆等行业广泛使用。感谢首先感谢本人的导师李兴霞老师，本文是在李老师悉心指导和亲切关怀下，并且在写作的工程中得到同窗李登的帮助，经过不断的写作和修改完成的。李老师仔细审阅了本文的全部内容并对我的毕业设计内容提出了许多建设性建议。李老师渊博的知识，诚恳的为人，丰富的经验，高瞻远睹、敏锐的科学眼光，将是我永远学习的楷模；老师乐观、正直、朴实的生活态度，令我深深敬佩。老师的谆谆教诲，使我受益非浅，在毕业设计的过程中，特别是遇到困难时，她给我鼓励和帮助，在这里我向她表示真诚的感谢。感谢母校河南机电高等专科学校的辛勤培育之恩！感谢材料工程系给我提供的良好学习及时间环境，短暂的大学生活很快就要结束了，我曾多么憧憬美好的学生时代，如今当自己临近毕业时，我又留恋已经流逝的学生生涯。感谢和我在一起进行课题研究的同窗李登同学，和他在一起讨论、研究使我收益匪浅。最后，我非常庆幸在三年的学习、生活中认识了很多可敬的老师和可爱的同学，再次感激师友的教诲和帮助！参考文献[1]陈祝年焊接工程师手册北京：机械工业出版社，2000。[2]殷树言CO2焊接设备原理与调试CO2气体保护焊机设计与分析成都:全国电焊机行业情报网。白净：机械工业出版社，2000。[3]金杏英,胡煌辉CO2