【正文】 ............ 31 定時器 2的介紹 ............................................... 32 電平變化中斷的介紹 ........................................... 32 結(jié)論 .............................................................. 35 參考文獻 .......................................................... 36 附錄 .............................................................. 37 致謝 .............................................................. 44 安徽理工大學畢業(yè)論文 1 1 緒論 電阻焊的介紹 電阻焊定義 電阻焊是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并通以電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近 區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。 點焊時，工件只在有限的接觸面上，即所謂“點”上被焊接起來，并形成扁球形的熔核。多點焊時 ,使用兩對以上的電極，在同一工序內(nèi)形成多個熔核。在一個工件上有預制的凸點。 電阻焊優(yōu)點 （ 1）熔核形成時，始終被塑性環(huán)包圍，熔化金屬與空氣隔絕，冶金過程簡單。故熱影響區(qū)小，變形與應力也小，通常在焊后不必安排校正和熱處理工序。 （ 4）操作簡單，易于實現(xiàn)機械化和自動化，改善了勞動條件。但閃光對焊因有火花噴濺，需要隔離。 （ 2）點、縫焊的搭接接頭不僅增加了構(gòu)件的重量，且因在兩板之間的熔核周圍形成夾角，致使接頭的抗拉強度和疲勞強度均 降 低。隨著航空航天、電子、汽車、家用電器等工業(yè)的發(fā)展，電阻焊越來越受到社會的重視，同時，對電阻焊的質(zhì)量也提出了更高的要求。目前我國已生產(chǎn)了性能優(yōu)良的次級整流焊機．由集成元件和微型計算機制造的控制箱已用于新焊機的配套和老焊機的改造。這一切都將有利于提高電阻焊質(zhì)量，并擴大其應用領域。電極與工件間接觸電阻 Rew。由此，電阻率是被焊 材料的重要性能 指標 。因此，點焊不銹鋼時產(chǎn)熱快而散熱慢，點焊鋁合金時產(chǎn)熱慢而散熱快。 電阻率不僅取決于金屬種類，還與金屬的熱處理狀態(tài)和加工方式有關。淬火狀態(tài)又比退火狀態(tài)的高。 cm，淬火時效的則高達 金屬經(jīng)冷作加工后，其電阻率也增高。 隨著溫度升高，除電阻率增高使工件電阻增高外。點焊低碳鋼時。熔核形成時又逐漸降低。 電極壓力變化將改變工件與工件、工件與電極間的接觸面積，從而也將影響電流線的分布。 熔核開始形成 時，由于熔化區(qū)的電阻增大，將迫使更大部分電流從其周圍的壓接區(qū)（塑性焊接環(huán)）流過。 式（ 12）中的接觸電阻 Rc由兩方面原因形成： （ 1）工件和電極表面有高電阻系數(shù)的氧化物或臟物層，使電流受到較大阻礙。 （ 2）在表面十分潔凈的條件下，由于表面的微觀不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形成接觸點。 電極壓力增大時，粗糙表面的凸點將被壓潰。溫度升高時，金屬的壓潰強度降低（低碳鋼 600℃時，鋁合金 350℃時，壓潰強度趨于 0），即使電極壓力不變，也會有凸點接觸面增大、數(shù)量增多的結(jié)果。因此，當表面清理十分潔凈時，接觸電阻僅在通電開始極短的時間內(nèi)存在，隨后就會迅速減小以至消失。 Rew與 Rc相比，由于銅合金的電阻率和硬度一般比工件低，因此 Rew比 Rc更小，對熔核形成的影響也更小。因之，在點焊過程中，它是一個必須嚴格控制的參數(shù)。阻抗變化是因回路的幾何形狀變化或因在次級回路中引入了不同量的磁性金屬。 圖 11 焊接電流 Iw對 焊點抗剪強度 Fτ的影響 安徽理工大學畢業(yè)論文 4 除焊接電流總量外，電流密度也對加熱有顯著影響。 隨著電流的增大，熔核尺寸和接頭的抗剪強度將增大（如圖 11）。接近 C點處，抗剪強度增加緩慢，說明電流的變化對抗剪強度影響小。越過 C點后，由于飛濺或工件表面壓痕過深，抗剪強度會明顯降低。 焊接時間的影響 為了保證熔核尺寸和焊點強度，焊接時間與焊接電流在一定范圍內(nèi)可以互為補充。選用強條件還是弱條件，則取決于金屬的性能、厚度和所用焊機的功率。 電極壓力的影響 電極壓力對兩電極間總電阻 R有顯著影響，隨著電極壓力的增大， R顯著 減 小。因此，焊點強度總是隨著電極壓力的增大而降低。采用這種焊接條件有利于提高焊點強度的穩(wěn)定性。 電極形狀及材料性能的影響 由于電極的接觸面積決定著電流密度，電極材料的電阻率和導熱性關系著熱量的產(chǎn)生和 散失，因而電極的形狀和材料對熔核的形成有顯著的影響。 工件表面狀況的影響 工件表面上的氧化物、污垢、油和其他雜質(zhì)增大了接觸電阻。局部的導通，由于電流密度過大，則會產(chǎn)生飛濺和表面燒損。因此，徹底清理工件表面是保證獲得優(yōu)質(zhì)接頭的必要條件。其熱平衡方程式如下： Q = Q1 + Q2 式中 Q1—— 形成熔核的熱量； Q2—— 損失的熱量。Q1≈10～ 30%Q， 電阻率低、導熱性好的金屬（鋁、銅合金等）取低限 ； 電阻率高、導熱性差的金屬（不銹鋼、高溫合金等）取高限。輻射到大氣中的熱量只約占 5%，可以忽略不計。例如采用硬條件的熱損失，就要比采用軟條件小得多。這說明了用小功率焊機不能焊接厚鋼板和鋁合金的原因。 焊接區(qū)的溫度分布是產(chǎn)熱與散熱的綜合結(jié)果。核內(nèi)溫度可能超過 Tm（焊鋼時超出 200～ 300℃），但在電磁力的強烈攪動下，進一步升高是困難的。外表面上的溫度通常不超過（ ～ ） Tm。被焊金屬的導熱性越好、所用條件越軟，這種降低就越平緩，溫度梯度也越小。焊接速度越大，則散熱條件越壞，預熱作用越小，因之溫度分布不對稱的現(xiàn)象越明顯。溫度分布曲線越平坦，則接頭的熱影響區(qū)越大，工件表面越容易過熱，電極越容易磨損，因此，在焊機功率允許的條件下，宜采用硬條件焊接。 焊接電流、加壓力、通電時間被稱為電阻焊接的三大要素。焊接電流的重要性還不單純指焊接電流的大小，電流密度的高低也是很重要的。加壓力是施加給焊接處的機械力量，通過加壓力使接觸電阻減少，使電阻值 均勻，可防止焊接時的局部加熱，使焊接效果均勻。通電產(chǎn)生的熱量通過傳導來釋放，即使總的熱量一定，由于通電時間的不同，焊接處的最高溫度就不同，焊接結(jié)果也不一樣。根據(jù)被焊物材質(zhì)及尺寸，使在一定時間內(nèi)流過一定的電流，對于接觸部的發(fā)熱，若加壓遲緩，將引起局部加熱，惡化焊接效果。因此， 應在主電流通過的之前或之后，通以小電流，或在上升和下降電流中加入脈沖。細小凹凸有利于得到接觸電阻期望的發(fā)熱范圍，但由于氣化膜的存在，使電阻增大，會導致局部加熱，所以還是應當清除掉。通過本文所述的控制系統(tǒng)對晶閘管的導通腳進行控制，并且對預定的焊接熱量，氣閥施加的壓力，腳踏的啟動信號進行處理。上圖中， R和 C的作用為抑制換向過電壓，起到保護 可控硅 的作用。在焊接變壓器的原邊并聯(lián)的電阻 Rp是大功率的電阻，用以改善焊接變壓器空載時的功率因數(shù)。低壓電源共三路，一路供單片機系統(tǒng)，一路供腳踏氣閥驅(qū)動，一路供可控硅觸發(fā)驅(qū)動。四個輸出信號，分別是：顯示，用于顯示具體焊接參數(shù)和設定參數(shù)；氣閥，用于實現(xiàn)焊接物件的焊接壓力；報警，用于提示錯誤或誤操作；晶閘管觸發(fā)信號，用于驅(qū)動晶閘管。 380V的電源為控制器提供了電壓過零信號，采樣電壓和電流，氣動閥的控制電壓，腳踏開關的電源和控制器電源。 晶閘管介紹 概述 晶閘管（ Thyristor）：晶體閘流管，可控硅整流器（ Silicon Controlled Rectifier—— SCR）。 晶閘管往往專指晶閘管的一種基本類型 —— 普通晶閘管 。 外形有螺栓型和平板型兩種封裝： 引出陽極 (Anode)A、陰極 (Kathode)K和門極 (Gate)（控制端） G三個聯(lián)接 端。 圖 24 晶閘管示意圖 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 晶閘管可用如圖 25所示的等效電路來表示。由以上式（ 21）～（ 24）可得 IA = )(1 I I I 21 C BO 2C BO 1G2 ??? ?? ?? （ 25） 安徽理工大學畢業(yè)論文 11 圖 25 晶閘管原理圖 晶閘 管的特性是：在低發(fā)射極電流下 ? 是很小的，而當發(fā)射極電流建立起 來之后， ? 迅速增大。流過晶閘管的漏電流稍大于兩個晶體管漏電 流之和； 開通（門極觸發(fā)）：注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致 21 ??? 趨 近于 1的話，流過晶閘管的電流 IA（陽極電流）將趨 近于無窮大，實現(xiàn)飽和導通。 其他幾種可能導通的情況： 1）陽極電壓升高至相當高的數(shù)值造成雪崩效應； 2）陽極電壓上升率 du/dt 過高； 3）結(jié)溫較高； 4）光直接照射硅片，即光觸發(fā)，光觸發(fā)可以保證控制電路與主電路之間 的良好絕緣而應用于高壓電力設備中之外，其它都因不易控制而難以應用于實 踐，稱為光控晶閘管（ Light Triggered Thyristor—— LTT）。 晶閘管的基本特性 靜態(tài)特 性 承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通； 承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通； 晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用； 要使晶閘管關斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。其中：第 I象限的是正向特性；第 III象限的是反向特性。這種開通叫“硬開通”，一般不允許硬開通； 隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低； 導通后的晶閘管特性和二極管的正向特性相仿； 晶閘管本身的壓降很小，在 1V左右； 導通期間，如果門極電流為零，并且陽極電流降至接近于零的某一數(shù)值 IH以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。 晶閘管上施加反向電壓時，伏安特性類似二極管的反向特性； 陰極是晶閘管主電路與控制電路的公共端； 晶閘管的門極觸發(fā)電流從門極流入晶閘管，從陰極流出，門極觸發(fā)電流也往往是通過觸發(fā)電路在門極和陰極之 間施加觸發(fā)電壓而產(chǎn)生的。圖中 ABCGFED所圍成的區(qū)域為可靠觸發(fā)區(qū)；圖中陰影部分為不觸發(fā)區(qū)；圖中 ABCJIH所圍成的區(qū)域為不可靠觸發(fā)區(qū)。 安徽理工大學畢業(yè)論文 13 圖 27 晶閘管門極伏安圖 動態(tài)特性 晶閘管的動態(tài)特性主要是指晶閘管的開通與關斷過程，動態(tài)特性如圖 28所 示。 上升時間 tr：陽極電流從 10%上升到穩(wěn)態(tài)值的 90%所需的時間。 關斷過程 : 關斷時間 tq ：包括反向阻斷恢復時間 trr 與正向阻斷恢復時間 tgr，即 安徽理工大學畢業(yè)論文 14 tq=trr +tgr （ 27） 普通晶閘管的關斷時間約幾百微秒。 正向阻斷恢復時間 tgr：晶閘管要恢復其對正向電壓的阻斷能力還需要一段時間 。 2）實際應用中，應對晶閘管施加足夠長時間的反向電壓，使晶閘管充分恢復其對正向電壓的阻斷能力，電路才能可靠工作。 PIC16F1947是 其公司的一款高 性能的 8位單片機。 I/O口多，驅(qū)動能力強，具有集成的 LCD控制器模塊、電容觸摸傳感模塊、 10位 14通道的 AD轉(zhuǎn)換模塊、多達 5個不同位數(shù)的定時 /計數(shù)器模塊、比較 /捕捉 /PWM模塊、 SPI/IIC/串口通行模塊、 SR鎖存器模塊等模塊。 RE11RE02RG03RG1/AN15/TX24RG2/AN14/RX25RG3/AN136MCLR7RG4/AN128Vss9Vdd10RF7/AN511RF6/AN1112RF5/AN1013RF4/AN914RF3/AN815RF2/AN716RF1/AN617RF0/AN1618AVdd19AVss20RA3/AN321RA2/AN222RA1/AN123RA0/AN024Vss25Vdd26RA5/AN427RA428RC129RC030RC6/TX131RC7/RX132RC233RC334RC435RC536PB7/ICSPDAT/IOC37Vdd38OSC139OSC240Vss41PB6/ICSPCLK/IOC42RB5/IOC43RB4/IOC44RB3/IOC45RB2/IOC46RB1/IOC47RB0/INT/IOC48RD749RD650RD551RD452RD353RD254RD155Vss56Vdd57RD058RE759RE660RE561RE462RE363RE264P?PIC16F1947VCCGNDC13930pC14030pY112MHzR131MGNDAJ1AJ2AJ3OSC1OSC2INT0INT1INFOOT1INFOOT2INFOOT3INFOOT4