中頻點焊機在汽車行業的應用
隨著汽車行業的快速發展，汽車車身結構的安全性及新材料的運用對白車身的焊接工藝提出了新的挑戰。對于帶涂層的鋼板、涂膠的鋼板、多層板及不同材質板等條件下的焊接，傳統的工頻焊機難以滿足焊接要求，應運而生的是各種先進的焊接工藝及焊接設備，如中頻焊機、激光焊機等。
近年來，國外部分生產汽車批量大的企業將中頻點焊機器人和伺服技術點焊機器人應用于轎車白車身焊裝線。尤其在歐洲，中頻點焊機器人使用量已占40%，并擴大到鋁合金轎車車身的點焊作業。在國內中頻焊機在各大汽車廠中也得到了越來越廣泛的應用，如一汽大眾、奇瑞汽車、北京現代、東風日產等廠家都已將中頻焊機運用于自動線焊接或人工點焊。
與傳統的工頻焊機相比，中頻焊機最大的優點在于直流極性好、焊接質量好。以RexrothPSQ6000的中頻焊機在奇瑞汽車A5白車身生產線的運用為例，來說明中頻焊機良好的焊接質量性能。
在A5白車身生產線的骨架總拼工位，由機器人使用工頻焊機焊接。此工位的左右側圍門檻處，有10個焊點為四層板焊接，四層板總厚度達到5.5mm，此處焊點的焊接質量很不穩定。當焊接電流過大時，會引起焊點過燒或焊點燒穿；當焊接電流調小時，又會引起弱焊或虛焊。無論如何調整焊接參數，都無法得到穩定良好的焊點質量，因為此處不僅板厚、鋼板層數多，而且裝配時有一定的裝配間隙，而工頻焊機并不能根據實際的裝配狀態對焊接參數進行自動的調整來保證焊接質量。對此，RexrothPSQ6000中頻焊機正好能克服工頻焊機的缺陷。
在使用中頻焊機之前，技術人員采用四層板試板分別用工頻焊機和中頻焊機進行焊接試驗觀察焊接質量。四層板的試驗材料為：
（1.8+1.5+1.5+0.8）mm組合的4塊冷軋低碳鋼板，焊鉗電極直徑16mm，焊接參數經過多次試驗優化，其最終的試驗結果見表1。
從表1可見對于多層板的焊接，無論從操作環境，還是從焊點質量及其穩定性，中頻焊機的焊接性能都明顯優于工頻焊機。由于中頻焊機的電流非常接近直流電流，焊接時沒有電流峰值，焊接過程中熱量增加比較穩定無波動，因此焊接飛濺很少，甚至幾乎沒有。所以中頻焊機的操作環境較工頻焊機操作環境好很多，并且中頻焊機的電流熱效率高于交流電流，故中頻焊機焊接的焊點熔核直徑比工頻焊機的大1～2mm。
隨后在A5車身側圍門檻處用工頻焊機和中頻焊機進行四層板焊點的焊接，試驗結果與用試板做的試驗結果基本吻合，具體車身焊點見圖1。用中頻焊機焊接的5個焊點熔核均在5～6mm之間，用工頻焊機焊接的3個焊點的熔核在3～4mm之間。
圖1 中頻焊機與工頻焊機進行四層板焊點焊接的破檢結果通過一段時間的現場驗證，中頻焊機焊接A5側圍門檻處四層板焊點焊接質量合格，且質量穩定，顯著優于工頻焊機的焊接質量。如此優良的焊接質量不僅與中頻焊機的直流極性有關，還與它的控制系統有重要的關系。RexrothPSQ6000中頻焊機擁有功能強大的監控軟件，智能化程度高。它采用了恒功率控制技術和伺服運動控制器(氣動元件)，可以對焊接電流、焊接時間、焊接功率及焊接的壓力等進行全閉環控制。
恒功率控制技術是對次級電流和次級電壓進行監控，通過調整焊接時間和焊接電流保證每一個焊接熔核的輸入功率相等，因此它可以有效補償焊接分流、焊接裝配不良、焊接母材成分變化等非機器擾動因素。首先它根據焊接的條件，選取一個標準試板，建立一條電流和電阻的樣本曲線，然后在實際的焊接工作中，根據實際的焊接電阻對實際的焊接電流和焊接時間進行補償（見圖2、3）。 圖2 為焊接板件之間有膠水干擾的一個焊接參數曲線圖，紅色曲線是實際的焊接電流-時間曲線，與它部分重合的黑色曲線是焊接樣本的焊接電流-時間曲線，綠色曲線是實際的焊接電阻-時間曲線，與它部分重合的黑色曲線是焊接樣本的焊接電阻-時間曲線。樣本為沒有膠水的同樣鋼板的焊接，當焊接板件之間有膠水時，板件電阻大大高于樣本電阻，故焊接電流在開始段突然增大，使膠水層被擊穿，同時損失的焊接電流以延長焊接時間得到補償，保證了焊點的質量。圖3為焊接板件之間有涂層干擾的一個焊接參數曲線圖，曲線含義與圖2相同，當焊接板件之間有涂層干擾時，控制系統通過增加焊接電流來進行補償。
由于RexrothPSQ6000中頻焊機具備以上兩方面的優點，故其焊接質量控制遠遠優于工頻點焊機。但是它的缺點是價格比普通工頻焊機高6～8倍，一次性投資大。然而，它的綜合性能將決定它的應用程度，下面看一下它的綜合性能，與普通的工頻焊機相比，它有以下幾個特點：
1. 中頻焊機焊接電流接近完全直流，由于沒有明顯的峰值電流，熔核尺寸穩定擴大，幾乎沒有飛濺，焊接質量穩定、熱效率高。與工頻焊機相比，中頻焊機焊接電流可降低40%，電極使用壽命大大延長。
2. 中頻焊機變壓器重量和體積小，輸入功率低，便于采用連變壓器式焊鉗。當運用于機器人點焊操作時，可使機器人的負荷減輕，而工頻焊機在自動線上運用時則需要負載能力更強的機器人。
3. 中頻焊機的響應速度僅為工頻焊機的1/20，電流能夠更快地達到設定值，更準確地分析參數，焊接質量控制更精確。
4. 中頻焊機三相負荷均衡，功率因數高(0.9左右)，節能。而兩相工頻焊機，工作時很難保證相電壓之間的均衡，功率因數低（0.6左右），三相工頻焊機則很難實現恒流輸出。
5. 中頻焊機適用多種材料及異種金屬的焊接，如鋁合金、不銹鋼、高強度鋼板等材料。另外，對于鍍鋅板和普通多層板的焊接，其焊接質量也遠高于工頻焊機的焊接質量。而工頻焊機只適應焊接性能好的材料，如低碳鋼板。
從綜合性能來看，中頻焊機運行的能源成本比工頻焊機節約近1/3，適合自動線運用，控制智能化程度高，適應材料范圍廣，符合汽車安全性要求增高和新材料焊接發展的方向，在汽車行業會有越來越廣泛的應用。
