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摘 要：TMEIC窄搭接焊机焊接时电流打开及关闭的控制在整个焊接过程中起着非常重要的作用，本文主要介绍了TMEIC窄搭接焊機的焊接原理，研读程序深入剖析了焊接电流打开及关闭的时机，修改程序，并通过焊接试验结果，对改变焊接电流打开及关闭位置前后做了比较，提出了有利于提高焊缝质量减少电极轮消耗的对策。
关键词：焊接原理 电极轮 焊接电流 PH检测 焊接质量
中图分类号：TG409 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）12（a）-0083-02
TMEIC窄搭接焊机是一冷轧分厂连退生产线入口区域关键的单体设备，它将前一卷的带尾和后一卷带头焊接，保证连续生产。其焊接原理如下：TMEIC窄搭接焊机是电阻性焊机，根据Q=I2Rt，由于焊机使用的铜质电极轮电阻小，带钢电阻大，因此焊接时，流过带钢的大电流发热使搭接带钢熔化焊接，再通过电极轮碾压平整达到目的[1]。焊机电流控制系统主要由控制器、焊接变压器、焊接电极轮、焊接电流回路、SCR单元、二极管整流器以及执行器等构成。
该系统采用单相直流窄缝搭接焊，使用单相电源，焊接变压器的一次侧接在SCR上以控制焊接电压、电流，通过接在焊接变压器二次侧的二极管整流成直流，从而得到焊接时所需的低电压大电流。焊机变压器一次侧为SCR半控电路的电感性负载，当电源电压在正半周时，其中一个晶闸管导通，相应的二极管单元导通；当电源电压在负半周时，另一个晶闸管导通，与之相应的二级管单元导通。SCR在触发时换相，二极管在电源电压过零时换相。SCR单元与二极管单元一起构成单相桥式半控整流电路，即焊机系统的供电单元。
1 程序解读
在实际生产中焊接时电流打开及关闭的位置对整个焊接过程也起着非常重要的作用，根据程序的解读和现场的焊接实验，对焊接时焊接电流打开及关闭的位置做了针对性的研究。焊接时控制电流打开和关闭主要有两种模式，一种是MAX模式，即默认生产线生产的是极限宽度的带钢，这种模式下焊接时电流打开的早，焊接完成后电流关闭的晚，由于电极轮本身的电阻比带钢电阻要小得多，焊接完成后从焊接曲线上可以看出温度曲线开始的一段和最后一段温度较低，从而会出现温度NG（=No Good，焊接不良）报警，所以这种模式在生产中极少使用，在实际生产中我们一般使用另一种模式，即PH模式，PH模式是利用光电开关检测到带钢后延时放电的模式，主要研究内容就是在PH模式下焊接时电流打开及关闭的位置。焊接时电流打开及关闭的位置是可以通过程序来调节的，TMEIC焊机使用的是三菱MELSEC程序，下面通过读取电流控制各程序段，见图1，对电流打开及关闭的控制进行分析。
程序中D12表示焊接电流开始位置计数，D18表示焊接电流结束位置计数，D300代表焊接小车行进过程中的实际位置计数，从程序段一可以看出当机架的位置计数位于D12、D18之间时电流打开，其余时间关闭。
从PH打开时程序段和PH关闭时程序段可知，当PH100、PH101检测到信号且焊接顺控开始时，把焊接小车的实时位置D300加上电流开启延时R1500，并赋给D12，即程序段一中使用的电流开始延时。
当PH100、PH101检测信号关掉时，把焊接小车的实时位置D300加上电流开启延时R1502，并赋给D18，即程序段一中使用的电流关断延时。
而由SM400继电器程序段可知，R1500=1500000，R1502=3400000，焊机小车的行走是由伺服电机控制的，其位置检测由电机上的PLG检测，通过查看伺服控制器的内部参数，可知R1500、R1502的单位为10-1μm，可知R1500代表150mm，R1502代表340mm。
实际工作中，焊轮与检测光栅存在一个机械距离L，由程序可知，电流提前打开的位置应该为L-R1500，而关闭位置为R1502-L。因此，通过修改R1500及R1502的赋值即可改变电流打开及关闭的位置。
修改程序要注意，SM400是特殊继电器，它只在PLC上点的瞬间有个脉冲，在其余的时间都是关断的，因此修改完R1500及R1502后必须重启PLC来保证赋值重新写入，这是要特别注意的。
2 试验验证
为了进一步验证修改程序前后以及在不同速度下，电机轮电流打开及关闭的位置变化，我们进行了验证性试验。从程序上看焊接速度对电流打开及关闭的位置不会产生影响，为了验证这一结论，第一组实验选取0.8mm钢板作为试验样板，其他焊接参数不变的情况下，取焊接速度分别为12m/min和15m/min时实验，进行了修改程序前的验证试验。第二组实验为修改程序后的测试，即把SM400继电器程序段中R1500的值改为2100000，R1502的值改为3100000，分别进行了速度12m/min和15m/min的实验，为了测出放电位置，将入口侧与出口侧带钢相互错开150mm，以便能够清楚地测出电流打开及关闭的位置，具体试验如表1。
通过对比①和②试验样板，发现不同的焊接速度对电流打开及关闭的位置影响如程序所示关系不大，在焊缝的操作侧（WS）和驱动侧（DS）在不同的焊接速度下电流打开及关闭的位置基本不变。
通过对比①和③或者②和④试验样板，这里主要采用②和④试验样板对比发现修改程序后，电流打开及关闭的位置得到了改善，大距离的单边放电问题得以解决。
3 结语
通过程序的研究以及实际的焊接实验得出结论，不同的焊接速度并不会影响焊接电流打开及关闭的位置，可以通过程序的更改来选择焊接电流打开及关闭的合适位置，这样我们在更好地保证了焊接质量的前提下，避免了由于电流打开过早以及关闭太迟造成的长距离单边放电对电极轮造成的损耗，有效地提高了电极轮的使用寿命。
参考文献
[1] 刘宁.窄缝搭接焊机焊接电流控制技术研究及实现[J].电工技术，2010（9）：53-54.
[2] TMEIC窄搭接焊机调试手册[Z].
关键词：焊接原理 电极轮 焊接电流 PH检测 焊接质量
中图分类号：TG409 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）12（a）-0083-02
TMEIC窄搭接焊机是一冷轧分厂连退生产线入口区域关键的单体设备，它将前一卷的带尾和后一卷带头焊接，保证连续生产。其焊接原理如下：TMEIC窄搭接焊机是电阻性焊机，根据Q=I2Rt，由于焊机使用的铜质电极轮电阻小，带钢电阻大，因此焊接时，流过带钢的大电流发热使搭接带钢熔化焊接，再通过电极轮碾压平整达到目的[1]。焊机电流控制系统主要由控制器、焊接变压器、焊接电极轮、焊接电流回路、SCR单元、二极管整流器以及执行器等构成。
该系统采用单相直流窄缝搭接焊，使用单相电源，焊接变压器的一次侧接在SCR上以控制焊接电压、电流，通过接在焊接变压器二次侧的二极管整流成直流，从而得到焊接时所需的低电压大电流。焊机变压器一次侧为SCR半控电路的电感性负载，当电源电压在正半周时，其中一个晶闸管导通，相应的二极管单元导通；当电源电压在负半周时，另一个晶闸管导通，与之相应的二级管单元导通。SCR在触发时换相，二极管在电源电压过零时换相。SCR单元与二极管单元一起构成单相桥式半控整流电路，即焊机系统的供电单元。
1 程序解读
在实际生产中焊接时电流打开及关闭的位置对整个焊接过程也起着非常重要的作用，根据程序的解读和现场的焊接实验，对焊接时焊接电流打开及关闭的位置做了针对性的研究。焊接时控制电流打开和关闭主要有两种模式，一种是MAX模式，即默认生产线生产的是极限宽度的带钢，这种模式下焊接时电流打开的早，焊接完成后电流关闭的晚，由于电极轮本身的电阻比带钢电阻要小得多，焊接完成后从焊接曲线上可以看出温度曲线开始的一段和最后一段温度较低，从而会出现温度NG（=No Good，焊接不良）报警，所以这种模式在生产中极少使用，在实际生产中我们一般使用另一种模式，即PH模式，PH模式是利用光电开关检测到带钢后延时放电的模式，主要研究内容就是在PH模式下焊接时电流打开及关闭的位置。焊接时电流打开及关闭的位置是可以通过程序来调节的，TMEIC焊机使用的是三菱MELSEC程序，下面通过读取电流控制各程序段，见图1，对电流打开及关闭的控制进行分析。
程序中D12表示焊接电流开始位置计数，D18表示焊接电流结束位置计数，D300代表焊接小车行进过程中的实际位置计数，从程序段一可以看出当机架的位置计数位于D12、D18之间时电流打开，其余时间关闭。
从PH打开时程序段和PH关闭时程序段可知，当PH100、PH101检测到信号且焊接顺控开始时，把焊接小车的实时位置D300加上电流开启延时R1500，并赋给D12，即程序段一中使用的电流开始延时。
当PH100、PH101检测信号关掉时，把焊接小车的实时位置D300加上电流开启延时R1502，并赋给D18，即程序段一中使用的电流关断延时。
而由SM400继电器程序段可知，R1500=1500000，R1502=3400000，焊机小车的行走是由伺服电机控制的，其位置检测由电机上的PLG检测，通过查看伺服控制器的内部参数，可知R1500、R1502的单位为10-1μm，可知R1500代表150mm，R1502代表340mm。
实际工作中，焊轮与检测光栅存在一个机械距离L，由程序可知，电流提前打开的位置应该为L-R1500，而关闭位置为R1502-L。因此，通过修改R1500及R1502的赋值即可改变电流打开及关闭的位置。
修改程序要注意，SM400是特殊继电器，它只在PLC上点的瞬间有个脉冲，在其余的时间都是关断的，因此修改完R1500及R1502后必须重启PLC来保证赋值重新写入，这是要特别注意的。
2 试验验证
为了进一步验证修改程序前后以及在不同速度下，电机轮电流打开及关闭的位置变化，我们进行了验证性试验。从程序上看焊接速度对电流打开及关闭的位置不会产生影响，为了验证这一结论，第一组实验选取0.8mm钢板作为试验样板，其他焊接参数不变的情况下，取焊接速度分别为12m/min和15m/min时实验，进行了修改程序前的验证试验。第二组实验为修改程序后的测试，即把SM400继电器程序段中R1500的值改为2100000，R1502的值改为3100000，分别进行了速度12m/min和15m/min的实验，为了测出放电位置，将入口侧与出口侧带钢相互错开150mm，以便能够清楚地测出电流打开及关闭的位置，具体试验如表1。
通过对比①和②试验样板，发现不同的焊接速度对电流打开及关闭的位置影响如程序所示关系不大，在焊缝的操作侧（WS）和驱动侧（DS）在不同的焊接速度下电流打开及关闭的位置基本不变。
通过对比①和③或者②和④试验样板，这里主要采用②和④试验样板对比发现修改程序后，电流打开及关闭的位置得到了改善，大距离的单边放电问题得以解决。
3 结语
通过程序的研究以及实际的焊接实验得出结论，不同的焊接速度并不会影响焊接电流打开及关闭的位置，可以通过程序的更改来选择焊接电流打开及关闭的合适位置，这样我们在更好地保证了焊接质量的前提下，避免了由于电流打开过早以及关闭太迟造成的长距离单边放电对电极轮造成的损耗，有效地提高了电极轮的使用寿命。
参考文献
[1] 刘宁.窄缝搭接焊机焊接电流控制技术研究及实现[J].电工技术，2010（9）：53-54.
[2] TMEIC窄搭接焊机调试手册[Z].