在20世纪70年代以前，国内承压设备的制造和安装单位所用的弧焊电源多是交流弧焊变压器和直流弧焊发电机。焊机的变化主要体现在以下四个方面：1）多种形式的弧焊整流器正在取代直流弧焊发电机，除了在无电网的野外施工采用内燃驱动弧焊发电机以外，电动机式弧焊发电机已逐渐淘汰。3）多种形式的脉冲弧焊电源的研制成功，进一步提高焊接质量、适应全位置和自动化焊接。......
2023-06-23
弧焊电源发展历程与趋势
【摘要】：1885年俄国人别那尔道斯发明碳极电弧，被认为是电弧作为热源应用的创始人，从此开始了焊接技术发展的新纪元。最初用于电弧焊的弧焊电源是直流弧焊发电机。目前，逆变弧焊电源已经成为主要的弧焊电源产品之一，在美国逆变弧焊电源的产量占弧焊电源总产量的比例已超过30%，而日本已超过50%。随后世界各大电焊机生产企业相继推出了各自的数字化焊接电源产品，由此，弧焊电源开始进入了又一个新的发展时期。
19世纪初俄国科学家发现了电弧放电现象。1885年俄国人别那尔道斯发明碳极电弧，被认为是电弧作为热源应用的创始人，从此开始了焊接技术发展的新纪元。而电弧真正用于工业则是在1892年发明金属极电弧以后，特别是1930年前后出现了药皮焊条，金属极电弧焊得到了发展，电弧焊真正应用于工业。
20世纪40年代焊接技术的发展迈入了一个新时期，首先是埋弧焊的问世；随着航空、原子能等技术的发展，为了满足铝、镁及其合金等新材料的焊接，出现了氩弧焊；20世纪50年代又相继出现了CO2等各种气体保护焊，紧接着研究成功了高能量密度的等离子弧焊等。
随着电弧焊接技术的发展，弧焊电源也相应得到发展。最初用于电弧焊的弧焊电源是直流弧焊发电机。到20世纪20年代，除直流弧焊发电机外，已开始采用构造简单、成本低廉的交流弧焊变压器；20世纪40年代开始出现了用硒片制成的弧焊整流器；到了20世纪60年代，由于大容量硅整流器件、晶闸管的问世，为发展硅弧焊整流器、晶闸管式弧焊整流器等提供了条件；到了20世纪七八十年代，弧焊电源的发展更是出现了飞跃，多种形式的弧焊整流器相继出现和完善，各种形式的脉冲弧焊电源相继研制成功。
自1972年第一台晶闸管逆变弧焊电源在美国研制成功后，各种高效节能、性能良好的晶闸管式、晶体管式、场效应晶体管式、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）式的弧焊逆变电源相继研究成功，特别是到了20世纪90年代，功率半导体器件取得突破性进展，逆变弧焊电源的工业化进程也随之发生跃变。目前，逆变弧焊电源已经成为主要的弧焊电源产品之一，在美国逆变弧焊电源的产量占弧焊电源总产量的比例已超过30%，而日本已超过50%。
20世纪90年代初期奥地利福尼斯（Fronius）公司的Lahnsteiner.Robert指出，现代气体保护电弧焊（GMAW）电源应满足多方面的不同需求，如适合于短路过渡焊接、脉冲焊接、射流过渡焊接和高熔敷率焊接等；大量焊接参数的设计必须实现Synergic控制（一元化控制），以使焊接电源便于操作；为满足新的质量控制要求，焊接电源必须实时记录焊接参数、识别偏差量。基于上述思想，伴随着新型的功能强大的数字信息处理器DSP的出现，福尼斯公司在1994年推出了第一台数字化焊接电源。随后世界各大电焊机生产企业相继推出了各自的数字化焊接电源产品，由此，弧焊电源开始进入了又一个新的发展时期。
随着数字化弧焊电源的发展，各种新的控制功能、控制技术在弧焊电源中得到了应用，促进了新的弧焊技术的发展和应用，诸如双脉冲MIG/MAG焊接新工艺、双丝脉冲焊接新工艺等，使焊接制造技术向着产品焊接高质量、高精度方向发展，焊接从生产毛坯件加工方法逐渐变为最终产品的制造方法。
弧焊电源从诞生到目前已有100多年的历史，总是随着科技的进步而发展。20世纪70年代以来，弧焊电源的发展可以说是日新月异，其发展可以概括为以下几个方面：
1）多种电子控制式的弧焊电源相继出现和完善，目前已经基本取代了电磁控制式弧焊电源。许多经济发达国家，除在野外作业仍采用柴（汽）油内燃机驱动的弧焊发电机之外，基本上都选用电子控制式弧焊电源。
2）各种脉冲弧焊电源的应用，进一步提高了焊接质量，促进了全位置焊接的自动化。
3）各种高效、节能、轻便、性能良好的逆变弧焊电源已经成为主导产品之一；各种数字控制技术在逆变弧焊电源中的应用越来越普遍。
4）各种矩形波交流弧焊电源和变极性弧焊电源的出现，促进了铝镁合金材料焊接技术的发展，使得铝镁及其合金材料的焊接质量得到了很大的提升。
5）应用了现代的控制理论和技术，例如，模糊控制技术、变结构控制技术、复合控制技术、数字控制技术等，实现了任意外特性的控制与切换、动特性控制、熔滴过渡波形控制、焊接参数程序控制、焊接参数一元化控制、模糊控制、焊接专家系统控制等。
6）弧焊电源的微电子技术、数字技术的发展，使得弧焊电源的功能日益完善，目前的弧焊电源越来越多地采用模块化、集成化、多功能化。
7）微机控制技术、网络技术在弧焊电源中得到了广泛的应用。弧焊电源具有记忆、存储、预置以及焊接过程中焊接参数自动变换等功能，计算机网络技术使弧焊电源可以实现远程监控、性能升级等。
社会的进步，经济建设的发展对焊接制造技术不断提出新的要求，计算机视觉、人工智能、机器人等先进技术的飞速发展促使焊接制造业技术的进步与变革。对于焊接来说，如何提高焊接生产的效率、保证焊接接头质量成为现代焊接制造的关键。而人工智能技术、计算机视觉技术、数字化信息处理技术、机器人技术等现代高新技术的引入，也促使弧焊技术向着焊接工艺高效化、焊接电源数字化、焊接质量控制智能化、焊接生产过程柔性化等方向发展。而且随着人们能源意识、环保意识的加强，节能环保型的绿色弧焊电源必将成为未来弧焊电源发展的重要方向之一。可以预见，今后的弧焊电源将进一步向着轻量化、模块化、集成化、柔性化、智能化、网络化、节能、环保等方向发展。
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2023-06-30
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