現代汽車的發展趨勢是輕量化、節能、防腐、防污染、防噪聲以及安全舒適等，為適應這一發展的需要，人們對汽車用鋼板的要求除傳統的結構性能、經濟性能以外，還附加了新的一系列質量上的特殊要求，高強鋼板、鍍鋅鋼板等應運而生。為滿足其焊接性能，在新材料發展的同時新設備開發也層出不窮，其中適用于鍍鋅板焊接的中頻逆變直流焊機近年來發展快速，本文主要介紹中頻逆變直流焊機在鍍鋅板焊接中的優勢。

鍍鋅板及中頻逆變直流點焊機

1.鍍鋅板

根據鍍鋅工藝的不同，鍍鋅鋼板大致可以分為電鍍鋅鋼板、熱鍍鋅鋼板及合金化滲鋅鋼板（在熱浸鋅后保溫450?℃以上進行合金化處理）。這三者相比較而言，電鍍鋅鋼板鍍層薄，焊接性相對較好，但造價高；熱鍍鋅鋼板鍍層厚，耐蝕性相對較好，焊接性較差，但在鍍鋅層厚度相同的情況下，熱鍍鋅鋼板比電鍍鋅鋼板具有更優良的焊接性；合金化滲鋅鋼板的焊接性相對于熱鍍鋅鋼板有所改善。鍍鋅層相對于鋼板的厚度來說雖然非常小，但對于焊接性的影響卻非常大。在國內外汽車制造業中，使用的電鍍鋅板鍍鋅層厚度一般為0.003～0.013mm，使用的熱鍍鋅板鍍鋅層厚度一般為0.006～0.025mm。

2.中頻逆變直流點焊機

中頻逆變直流電阻焊控制電源是由三相交流電經整流電路成為脈動直流電，再經由功率開關器件組成的逆變電路變成中頻方波接入變壓器，降壓后整流成脈動較小的直流電供給電極對工件進行焊接。逆變器通常采用電流反饋脈寬調制（PWM）獲得穩定的恒電流輸出，基本電路和波形如圖1所示。

中頻逆變直流點焊機在鍍鋅板焊接中的應用

近年來，國內外汽車工業越來越多地應用高強度鋼板和鍍鋅板等，新型板材的應用給母材焊接帶來了越來越大的難度，單純使用交流焊接無法保證其焊接質量，目前除了工藝調整來保證焊接質量外，中頻逆變焊機也逐漸被納入考慮范圍中，這給逆變點焊電源的發展帶來了更大的空間。

1.鍍鋅板焊接的難點

鍍鋅層的存在使鍍鋅板在車身防銹方面具有獨特的優點，但也正是表面鋅層使得其焊接存在較多難點：由于接觸面上存在低電阻率、低硬度且低熔點的鋅層，使接觸電阻減小，電流場分布不均勻，影響熔核的形成和大小；在保證滿意的焊接質量下，適用的焊接參數范圍較小；由于鋅層熔點較低，表面易燒損，沾污電極后在電極表面形成合金，易過熱變形，降低電極壽命并影響焊接質量；鍍鋅板焊接時容易產生焊接噴濺，影響焊點質量的穩定性；鍍鋅板焊接的熔核內易出現裂紋、氣孔或軟化組織；在鍍鋅鋼板點焊過程中，由于焊接規范不合理，會使接頭中殘留部分鋅，鋅鐵合金在熔核結晶過程中可能會形成細小裂紋或氣孔，殘留鋅較多時還會形成軟化組織。

2.提高鍍鋅鋼板點焊質量的途徑

（1）選擇并嚴格控制焊接工藝參數 根據工廠實際經驗，點焊鍍鋅板時，應比不帶鍍層的鋼板提高電流20%～30%，并同時提高電極壓力20%，增大預壓時間10%。推薦使用強規范，滿足大電流要求。

鍍鋅鋼板點焊質量的評估是指單個焊點的強度、耐腐蝕性的高低，更重要的是指在大生產條件下焊點的合格率。在實際的生產中影響焊接質量的因素相當多，例如網絡電壓的波動、分流、電極的磨損以及裝配質量等。由于鍍鋅鋼板焊接參數的范圍較小，點焊過程需要嚴格控制焊接參數，而且，在板厚變化時還需要調節工藝參數。

（2）采用合理的電極材料、電極形狀和尺寸，并保證電極良好的冷卻。圓錐臺形電極頭端面被認為是最好的。尺寸增大時，由于接觸面積增大，電流密度減小，散熱效果增強，均使焊接區加熱程度減弱，因而熔核尺寸減小，使焊點承載能力降低。端面直徑一般要求為6～8mm，超過8mm就需要及時進行修磨，且焊接時焊鉗上、下電極與板件要盡量保持垂直。

如果把一個電極頭的壽命作為一個周期，可分為焊接初期、穩定期和末期三個階段：焊接初期是焊接剛開始的幾十個焊點，常伴隨飛濺、銅色及少量黏結發生；穩定期是焊接質量穩定的時期，沒有飛濺、銅色及黏結；末期是焊接壽命的最后階段，重新出現飛濺、銅色及黏結。焊接參數不同，各階段所占的比例明顯不同，我們需要合理調整焊接參數力爭擴大穩定期所占的比例。

電極材料主要有Cu-Cr（0.8%Cr）、Cu-Zr（0.15%Zr）、Cu-Cr-Zr以及含Al3O2粒子的彌散強化銅（簡稱為DSC）。工廠經驗表明，在實際生產的某些情況下，使用DSC 20級合金電極時，電極粘著性減小。

（3）采用脈沖方法焊接鍍鋅鋼板 一種是增加預熱和后熱電流，另一種是增加緩升和緩降電流。電流的改變能夠促進焊核的形成，焊前的電流改變有助于焊核的均勻形成，焊后的電流改變有助于約束熔核，防止飛濺。另外還可以結合二次焊接，使得鍍鋅層融化并流向周圍的時間加長，保證焊接質量。

（4）增加控制功能、提高控制精度并進行焊接參數實時監測 此措施與工廠整體機械化、自動化水平的提高有很大關系，不易單獨控制。

3.中頻逆變直流點焊機在鍍鋅鋼板焊接時的優勢

中頻逆變直流焊機較于工頻焊機有許多優點，例如更高的焊接能量、更精確的參數調整以及減少電極的熱量和機械壓力等，其中很大一部分優點都對鍍鋅板焊接有利，使得中頻逆變直流焊機在鍍鋅鋼板焊接時表現出絕對的優勢。其中，中頻逆變直流焊機的“零轉換—PWM”或“零開關—PWM”變換器通過占空比的調節使焊接規范調節范圍擴大3～4倍，可充分平衡各焊接參數。

各焊接參數對焊接質量的影響如下：焊接電流：電流對產生熱量的影響比電阻和時間兩者都大，電流過大產生噴濺，焊點強度下降。焊接時間：時間長短對點焊質量影響也很大，時間過長，熱量輸入過多也會產生噴濺，降低焊點強度。為了保證焊出焊點的熔核尺寸和焊點強度，焊接時間與電流在一定范圍內可以相互補充。強弱規范的選擇取決于金屬的性能、厚度和所用的焊機功率。電極壓力：壓力過小，易產生噴濺；壓力過大，使焊接區接觸面積增大，電流密度減小，熔核尺寸下降，嚴重時會出現未焊透的缺陷。

另外，中頻逆變直流焊機還具有動態調整的優點，其時間調節分辨率可達1ms，反饋控制的響應速度快，控制精度高。此外，中頻逆變直流焊機沒有電流峰值，沒有多余的冷卻時間，沒有交互磁場，這就減少了電極的熱量和機械壓力，進而減緩電極頭磨損。滿足了鍍鋅板焊接時電極損耗嚴重的要求，并使得電極頭形狀易于保持、不易黏結。

4.中頻逆變直流點焊機的節能優勢

中頻逆變直流點焊機焊接電流脈沖緊湊，無電感分量，功率因數高達0.9，相對于交流焊機0.6～0.7的功率因數，節能效果十分明顯。圖2是工頻交流與中頻直流焊機焊接能耗的比較，在焊接端得到相同的焊接參數的情況下，中頻直流焊機焊接能耗比工頻交流焊機低20%。節能效果顯著。

結語

中頻逆變直流電阻焊因其自身的中頻特性和直流特性帶來的顯著優勢已經被整個焊接行業所認可，中頻逆變直流焊機明顯減小的體積和重量，以及高效節能、功率損失少、動態響應快、控制性能優良和電氣性能出色等優點，使其更適應鍍鋅板、高強板等新興的焊接板材，為焊接設備的發展帶來了革命性的變化。