中频焊机能源实耗分析与实验性研究

摘要：与传统弧焊电源比较，体积小、重量轻，节省材料，高效节能，效率可达到80%～90%，比传统焊机节电1/3以上。适合于与机器人结合，组成自动焊接生产系统。本文通过对中频焊接技术的应用性实验，研究中频焊机高效节能、焊接质量提升与投资成本的平衡点，完成企业经济效益最大化的运营目标。

关键词：中频焊机；焊接性能；能耗

近年来，为了突破能源和环境因素对经济可持续发展的制约，我国提出了节能和减排的目标， 企业在节能减排中责无旁贷。[1]某汽车公司2011年1-11月份单车用电费用占单车变动总费用的77%（如表1），大量能源被装备制造业提供的产品所消耗，这无疑将引起我们的关注。

1.试验内容

中频焊机与工频焊机能源测算试验。

试验将在前纵梁工位进行，左/右前纵梁焊点数量分别为24点和30点，板厚3.5-4.5mm。左前纵梁采用工频焊机，右前纵梁采用中频焊机。

1.1.能源测算

能源测算历时6个月，通过对工频和中频分别计量，得到以下数值。

中频与工频能源比例：1192/1884*%=63.3%，即中频焊机耗电量约为工频焊机耗电量的63.3%，中频焊机节能约36.7%；

六个月累计产量16653台，则节约能源1884-1192=692KVAh，单台车节约电能41.55*10-3 KVAh，则单点节约能源1.39*10-3 KVAh。

1.2.性能分析

左前纵梁采用普通工频焊机进行焊接，右前纵梁采用中频焊机进行焊接，主要焊接参数如下表3所示：

中频焊机焊接后的焊点形状近似规则圆形，状态比较稳定，工频焊机焊接的焊点形状有的为圆形，有的为椭圆形（主要原因为电流较大，通电时间较长，产生分流），形状不规则。

依据公司焊接检查标准，对焊接后的车身进行整车剥离试验。

依据全破坏检查判断标准，对焊接后形成的拔栓径进行测量，测量结果均满足要求。

2.试验结论

2.1.工频焊机焊接厚板时，焊接质量差，飞溅大，焊接设备磨损严重，同时需要机械加压、增大电流，对能源损耗大，使用中频焊机即可在相同工艺参数范围内完成厚板焊接，同时中频焊机有自适应调整能力，能同时焊接不同板厚且有较好的焊接质量。

2.2.六个月产量16653台，累计节约能源1884-1192=692KVAh，每kVAh价格为0.65元，则该工位半年累计节约能源消耗折合人民币449.8元。

工频焊机次级电缆价格一般为420元人民币，且更换频率（以试验工位为例）24根/年，则次级电缆消耗总价为1.08万元/年；中频焊机次级电缆价格一般为800元人民币，更换频率为（以集团内应用为例）1根/年，每年次级电缆消耗总价为800元/年，此一项可节省人民币1万元。

以上两项节约人民币约1.09万元/年。

3.结束

采用中频焊机进行焊接，焊接质量明显提高，能源损耗降低明显，但同时不容忽视的一点是成本，中频焊机比工频焊机的成本高出将近5倍：即一台工频悬挂点焊机系统，包含焊钳、电缆、平衡器等，总价格约为2.7万元/台，而一台中频悬挂点焊机系统及焊钳等，总价格约为13万元/台。

以试验工位及我公司2012年5月-11月产量计算，采用1台中频焊机，单台节约能源41.55*10-3KVAh，每kVAh价格为0.65元，单台节约成本0.027元（估算，不计设备折旧）以此计算如下：

以微型车为例，在不影响单车变动成本前提下，每增加一台设备，回收年限随产量的增加而缩短，当产量达到100万辆/年时，回收年限约为4年。因此，就微型车的微利润而言，设备成本的增加应充分考虑年产量，在满足焊接质量要求的前提下，以低能耗、低成本、高效益为经营理念，达到企业经济效益最大化的经营目标。

参考文献：

[1]李爱文，张承慧，现代逆变技术及其应用[M]，北京：科学出版社，2002.

作者简介：

黄飞（1980- ）男，硕士研究生，东北电力大学工程训练教学中心，助理实验师。