2.3 传统交流弧焊机的现状和存在的问题

2.3.1 现状
　　根据文献3 中的标准要求，焊接电流调节范围需满足：
　　a）最小额定焊接电流≤20%****额定电流；
　　b）****焊接电流≥****额定焊接电流。
　　而在实际焊接过程中，不同电焊条使用以下四种不同焊接电流的范围：
　　(1) 直径为2.5mm的焊条使用焊接电流范围：60A—100A；
　　(2)直径为3.2mm的焊条使用焊接电流范围：90A—150A；
　　(3)直径为4.0mm的焊条使用焊接电流范围：130A—210A；
　　(4)直径为5.0mm的焊条使用焊接电流范围：180A—270A。

2.3.2 存在问题
a）输出电流下限过小参数闲置
　　传统交流弧焊机设计中，要求输出电流下限必须等于小于额定焊接电流的20%。而实际使用过程中，为了满足焊接工艺，提高工作效率，用户通常很少使用或基本不使用该范围附近的小电流焊接。但传统交流弧焊机设计时，为了满足这一电流下限要求，必须将变压器体积增大，才能输出该小电流，这势必导致变压器加工制造的原材料用量增加，这一举措不但增加了企业的制造成本，另一方面也浪费了国家资源，同时用户还要为这部分闲置电流设计成本买单。
b）输出电流上限过大能耗增加
　　传统交流弧焊机设计中，规定输出电流上限必须大于等于****额定焊接电流，实际上以φ5.0 焊条为例，即使考虑到电网波动及加长电缆线损耗等影响，将输出****电流增大至360A即可满足用户要求。然而，用户却往往选用500A，远远超出电焊条所需电流范围，造成诸多方面的资源浪费。众所周知，焊机输出电流上限提高，必然带来磁芯截面积增大，变压器体积增大，线材截面积和长度增加，导致材料使用量增加；另一方面，交流焊机本身就是高能耗的机电产品，变压器增大，导致空载损耗增加，若焊机经常工作在远远高于焊条正常使用电流条件下，功耗增加更明显，无形中浪费了大量电能。
c）品种繁多，产品负载持续率从20%～100%，选购费心
　　仅以目前市场上BX交流弧焊机为例有近20多个规格，其中包括一些****额定输出电流与负载持续率匹配不甚合理的产品，而普通电焊机用户大多都缺少专业焊机知识，焊接工艺人才较少，面对品种型号规格繁多的电焊机销售市场，加上选购时没有行之有效的指导，买不到适合自己的电焊机设备，得不到正确指导，误以为宁大勿小为妙，没买到最适合自己的电焊机设备，既让用户浪费了资金，又带来能耗的不必要的损失。

2.4 新型焊机设计方案

2.4.1 设计思路
　　本文针对上述传统交流弧焊机存在的问题，突破过去传统的以弧焊电源****额定输出电流确定电焊机规格的思路，同时走出原有的认为焊机在****额定输出电流的前提下，最小额定输出电流越小越好，即体现焊机技术水平高的理念误区，提出一种根据电焊条直径大小来设计和命名交流手工弧焊机的新方法，从而对传统交流焊机设计方法进行技术创新，使其既能满足用户对各种规格电焊条在焊接过程中所需焊接电流的要求，又可以尽量节约电能和原材料消耗。
　　两个基本设计思想：
　　一、缩小电流调节范围，将同一系列规格分为三种（φ5.0、φ4.0、φ3.2），每种只适应3个或2个规格的电焊条，来满足适应四种规格不同的电焊条所需焊接电流的使用要求。
　　二、依据焊条直径标识焊机型号规格为DS-φ5.0、DS-φ4.0、DS-φ3.2三种，可使用户在选购和使用时更直观，且更易于操作。

2.4.2 新老产品性能参数对比
　　本文以上海东升焊接集团BX1系列改良产品DS系列为例，对改良前后的焊机材料消耗和耗电量进行数据统计对比。同时，该新型焊机和传统交流弧焊机相比，除型号规格外，其它性能指标均按GB15579.1-2004弧焊设备国家标准作为产品设计和考核依据，以确保产品质量，并利用现有先进的自动焊接生产工艺少作调整，就能适用于现变压器结构。
　　根据焊条直径大小，所需的额定输出电流范围要求，将现有的传统BX1系列交流焊机，即BX1-250，315，400，500，630五款机型，整合为DS-φ3.2，DS-φ4.0，DS-φ5.0三种型号焊机。其中，DS-φ3.2可覆盖原有的BX1-200，DS-φ4.0覆盖原有的BX1-350，DS-φ5.0覆盖原有的BX1-400，BX1-500和BX1-630：
　　DS-φ3.2焊机适用于直径2.5mm和3.2mm两种焊条；输出电流范围：70A~200A。
　　DS-φ4.0焊机适用于直径3.2mm和4.0mm两种焊条；输出电流范围：100A~280A。
　　DS-φ5.0焊机适用于直径3.2mm，4.0mm和5.0mm三种焊条；输出电流范围：120A~360A。
　　新设计思路是利用焊条直径大小标识焊机型号规格，用户可以直观、明了地根据自身实际使用焊条情况选购不同种类焊机，从而简化了选购和使用过程，就可以买到更适合自己使用的设备。
a）新老产品耗材对比
　　通常，用户会针对φ5.0的焊条，选择BX1-500焊机，而实际焊接时，φ5.0焊条的使用电流范围不需要500A。下面就以当前市场中，均能焊接直径为φ5.0mm焊条的传统焊机BX1-500，与改进后的DS-φ5.0焊机耗材量和耗电量比较为例。
　　我们知道，交流弧焊机内部主变压器主要使用两种材料，分别是矽钢片部分和初、次级线圈部分，下面就对新旧两种焊机中两部分耗材的使用量进行对比。
　　统计数据如表3所示，数据表明，和传统的BX1系列交流弧焊机相比，新型DS系列焊机无论是在矽钢片总用量上, 还是在线圈总使用量上，都产生了明显的节约效果。一方面，DS-φ5.0焊机的矽钢片总用量和传统BX1-500焊机相比，从原来的56.08kg减少到39.53kg，节省了16.55kg，占原使用矽钢片重量的近30%；另一方面，铜线从原来的9.34kg降低到7.55kg，节省用量1.79kg，占原用量近20%。同时，随着变压器体积的缩小，整机外观重新设计后，主机重量较原来减轻43kg，占原重量近30%左右。