奥 太 焊 机

维 修 培 训 教 材

（2008 版）

山东山大奥太电气有限公司

二００八 年 二 月

0

1

奥 太 焊 机

维 修 培 训 教 材

（2008 版）

改 编：梁 延 宝

山东山大奥太电气有限公司

二００八 年 二 月

2

山东山大奥太电气有限公司企业简介

山东山大奥太电气有限公司是目前国内规模最大的逆变焊机制造企业之

一，专业从事逆变焊机及专用焊接设备的研发、生产与销售，是国家级重点

高新技术企业。十多年来，奥太事业快速发展。从 2001 年开始，连续 6 年，

企业的增长速度都远远高于行业的平均发展速度和主要竞争对手的发展速

度。2005 年起，成为国内逆变焊接设备市场销量最大的企业，在行业中具有

较高的影响力。

公司成立于 1993 年，公司曾用名称山东奥太技术开发公司、山东山大华

天科技股份有限公司、山东山大华天电气有限公司。

公司依托山东大学的技术优势，一直致力于逆变焊接设备的研发、制造、

销售与服务。目前公司的产品有ZX7 系列手工焊/氩弧焊机、NBC系列CO2气体

保护焊机、MZ系列埋弧自动焊机、WSM系列脉冲氩弧焊机、WSME系列交直流脉

冲氩弧焊机、MIG/MAG系列脉冲气体保护焊机、LGK系列空气等离子切割机、

DC系列多功能弧焊机等十三个系列近百个品种的通用焊机和焊接设备。

公司拥有行业中最强大的研发队伍和专业的实验设备，同时还得到了山

东大学各学科人才和技术的大力支持，保证了奥太产品在技术上处于国内逆

变焊机行业领先水平，形成显著的竞争优势，公司的研发中心是山东省政府

认定的“山东省现代焊接装备工程技术研究中心”。从上世纪 90 年代初的晶

闸管式逆变焊机，到 21 世纪的 IGBT 式逆变焊机，以及现在的数字化焊机，

都能体现出公司强大的研发、设计能力与旺盛的生命力。公司产品采用先进

的软开关逆变技术，国内首创，曾获得国家科技进步二等奖、教育部科技进

步二等奖、山东省科技进步二等奖、山东省科技进步三等奖、国家发明奖等

等，同时还获得多项国家专利。2003 年公司的“逆变式焊接电源技术的研究

及产业化”项目荣获国家科技进步二等奖——焊机制造业获此殊荣，在国内

历史上还是首次。

公司现有员工 580 余人，其中高级职称 30 多人，本科以上学历占 36％。

现有生产基地两处：其中济宁制造中心厂房 10000 多平方米，焊机的年生产

能力达到 25000 台/套，目前有 24 条生产线，焊机生产从线路板装焊、部件

组装到整机生产调试全部实行专业化的流水线操作，确保了生产效率与产品

3

质量。2006 年，建设占地 246 亩的淄博奥太工业园区一期工程竣工并投入使

用，5000 多平方米的办公、科研大楼的启用，为公司发展提供了更广阔的发

展空间。 公司已在全国设立了 50 多处销售分支机构，拥有覆盖全国的销售与服务

网络，“奥太”焊机以其优秀的产品质量和服务在用户中树立了较高的信誉和

品牌形象。“奥太”焊机的用户遍布国内各大行业及基建单位，产品已经被广

泛的应用于电力、石油、石化、造船、汽车、钢结构、机械制造、管道施工、

锅炉、压力容器等很多领域。近年来，一些国家重大投资项目如西气东输、

西电东送、奥运工程等也大量使用了“奥太”焊机。海外市场的拓展，更为 奥太焊机提供了向世界展露头脚的舞台。

公司通过了 ISO9001：2000 版质量管理体系认证和中国国家强制性产品

认证（CCC 认证），建立了完善的质量保证体系。公司秉承“先人后事、求实

高效、尽职尽责、真诚合作”的企业理念，恪守“尽职尽责、持续改进、追

求卓越、确保顾客满意”的质量方针，公司以“做同行业的巨人，为社会多

做贡献，为股东和员工谋取合理回报”为使命，全体员工围绕“做国内逆变

焊机行业的领先者”的战略目标，培育“产品性能/成本最优，产品平均无故

障工作时间最长”的比较竞争优势，培育以“提高团队内部的执行能力，提

高团队整体素质”为根本的核心竞争力，建立以制度为基础的企业文化，力

争做基业长青的百年企业。

公司及产品优势

公司是中国工程建设协会，中国石油工程建设等协会的常务理事单位，

中国钢结构焊接协会，中国船舶工业焊接等协会的副理事长单位。 公司通过 ISO9001/2000 版国际质量管理体系认证，产品通过中国国家强

制性产品安全认证（CCC）。 逆变焊接电源技术及系列产品的研究与产业化获国家科学进步二等奖。 拥有“电力电子与电力传动”、“控制理论与控制工程”两个硕士点和“工

程系统控制”一个省级重点实验室。 产品除具有一般逆变焊机所具备的优势外还具有以下特点：

4

1、“软开关”技术，使主功率器件在开关时工作在零电压，零电流状态，

大大减少了开关应力和开关功率尖峰，提高了逆变焊机的可靠性。 2、全国工程建设系统 1997 年第三届、1999 年第四届、2001 年第五届、

2003 年第六届、2005 年第七届、2007 年第八届焊工比赛指定使用焊机。 3、2001 年第五届比赛中采用奥太焊机的选手分别获得了行业代表对，

地方代表队两组团体冠军；各省、市代表队选用奥太焊机的选手囊括了前六

名；全国行业代表队选用奥太焊机的选手取得了 1、2、3、4、6 名。 4、2003 年第六届比赛中，地方队选用奥太手弧/氩弧焊机的选手获得了

第 1、2、3、4、5、7、8、10 名，选用奥太CO2焊机的选手获得了 2、3、5、6、8、9、10 名的优异成绩。

5、2005 年第七届比赛中，行业队选用奥太手弧/氩弧焊机的选手获得了

第 1、3、4、4、5、7、8、9、10 名，选用奥太CO2焊机的选手分别囊括了地

方队与行业队前 12 名的优异成绩。 使用奥太焊机的超过 100 台的国内用户已有近 100 家，其中山东电力建

设公司超过 2000 台，辽宁电力建设公司有 1500 台。 随着国内建设队伍到菲律宾、巴基斯坦、孟加拉、阿尔及利亚、苏丹、

马来西亚等国家使用的奥太焊机 1000 多台。 奥太焊机已成为国内施工单位到国外施工的首选产品。

奥太公司大事记

1993 年 山东奥太技术开发公司成立；ZX7 型晶闸管系列焊机批量生产并在

国内率先推出了高频引弧装置与电源一体化的逆变焊机；奥太焊机

逐步成为电建行业的主力焊机。 公司 IGBT 逆变焊机通过产品鉴定。

1996 年 奥太产品荣获"国家级新产品"称号。市场从以电建行业及山东省市

场为主，逐步辐射到石油、化工、冶金等行业；奥太焊机产销量显

著增加并销往国内外重大用户；100 余台焊机应用于国内核电建设，

700 余台随国内施工队伍到菲律宾、巴基斯坦、苏丹等国家施工。 1997 年 在国内率先将 "PWM 软开关功率变换技术" 应用在 NBC-400CO2

型焊机上，解决了逆变焊机产品可靠性问题，并在 1998 年逐步推广

到奥太各系列焊机产品上，率先将该技术在国内焊机行业的产品化。

5

1999 年 公司开始向客户提供 IGBT 逆变焊机，并得到用户的认可； 随着奥太不断发展，开始在全国进行销售与服务网络的建设工作； 公司新增 2800 平方米生产车间，生产初具规模。

2000 年 伴随着新山东大学的诞生，根据山大产业集团的战略部署，在原山

东奥太科技开发公司等四家校企的基础上成立了山东山大华天科技

股份有限公司。 2001 年 公司被国家科技部评为"国家火炬计划重点高新技术企业"；

公司研发中心被山东省人民政府认定为"企业技术中心"； 公司被山东省质量技术监督局评为"质量管理先进企业"； MZ 系列逆变式埋弧自动焊电源获得山东省科技进步二等奖。

2003 年 山东大学和山大华天科技股份公司为推动焊接设备事业的发展，在

焊接设备事业部的基础上成立了山东山大华天电气有限公司。 2004 年 由于奥太焊机为我国焊接电源领域做出的特殊贡献，奥太“逆变电

源研究及产业化”荣获国务院颁发的“国家科技进步二等奖”――

焊机制造业首次获此殊荣； "全负载的软开关电源技术及低飞溅气体保护焊机"获教育部二等奖；

面积达 10000 多平方米的厂房落成使用，进一步提高了生产能力。 2005年 公司完成股权改造，实现了 MBO，更名为山东山大奥太电气有限公

司，实现国内逆变焊机市场销量第一。 2006年 研发中心被山东省政府认定为“山东省现代焊接装备工程技术研究

中心”，获奖 150 万元人民币；淄博奥太工业园一期工程顺利竣工；

进一步稳固了国内逆变焊机市场销量第一的地位，开创了海外业务

拓展的新局面。 2007年 新办公、科研大楼正式启用。

本教材主要是针对新员工的基础培训材料，基础培训的目标是使新员工

对我们的公司和我们的产品有一个基本的了解，并且能够学会基本的维修。

6

目 录 公司简介 第一篇 基础

第一章 基础知识 §1－1 概述……………………………………………………………（ 1 ）

§1－2 焊接的本质和分类……………………………………………（ 2 ）

§1－3 焊接电弧原理…………………………………………………（ 3 ）

§1－4 焊丝的加热、熔化及熔滴过渡………………………………（ 7 ）

§1－5 焊接参数和工艺对焊缝的影响 ……………………………（ 10 ）

§1－6 通用弧焊电源的发展和分类…………………………………（ 12 ）

第二篇 传统模拟逆变焊机 第二章 逆变式弧焊电源 §2－1 逆变弧焊电源基本原理 ……………………………………（ 13 ）

§2－2 弧焊电源的要求及其特性 …………………………………（ 16 ）

§2－3 奥太焊机的主回路原理及器件………………………………（ 20 ）

第三章 器件的测量及维修基础 §3－1 器件测量 ……………………………………………………（ 23 ）

§3－2 维修流程图 …………………………………………………（ 35 ）

第四章 ZX7 系列手工/氩弧焊机

§4－1 焊条手工焊对焊机的要求 …………………………………（ 39 ）

§4－2 ZX7 系列手工/氩弧焊机 ……………………………………（ 40 ）

§4－3 ZX7 系列焊机维修……………………………………………（ 43 ）

第五章 NBC系列CO2气体保护焊机

§5－1 CO2气体保护焊的特点及基本工作原理……………………（ 50 ）

§5－2 奥太NBC系列CO2气体保护焊机……………………………（ 53 ）

§5－3 CO2气体保护焊机的焊枪……………………………………（ 55 ）

§5－4 NBC 系列焊机的维修…………………………………………（ 61 ）

第六章 MZ 系列埋弧自动焊机

7

§6－1 埋弧焊的特点和基本原理 …………………………………（ 66 ）

§6－2 奥太牌 MZ 系列焊机…………………………………………（ 70 ）

§6－3 奥太 MZC 系列埋弧焊车 ……………………………………（ 75 ）

§6－4 MZ 系列焊机的维修 …………………………………………（ 83 ）

§6－5 MZ 系列焊机的维修提高 ……………………………………（ 92 ）

§6－6 MZ 系列埋弧焊的维修实例…………………………………（ 97 ）

第七章 空气等离子切割机

§7－1 空气等离子切割机…………………………………………（ 101）

第八章 其它气保焊和切割系列

§8－1 NBC-500IIa 气体保护焊机 …………………………………（ 108 ）

§8－2 NBC-500(X)气体保护焊机 …… …………………………（ 110 ）

第九章 DC 系列自保护药芯焊

§9 －1 DC-500 多功能焊机 ………………………………………（ 113 ）

第三篇 数字化逆变焊机

第十章 数字化焊机基础

§1－1 数字化焊机基础 …………………………………………（ 119 ）

第十一章 ZX7-Ⅳ系列手工氩弧焊机

§11－1 与 ZX7-Ⅲ系列焊机的区别 ………………………………（ 123 ）

§11－2 ZX7-Ⅳ系列手工氩弧焊机使用……………………………（ 124 ）

第十二章 NBC-Ⅲ系列 CO2 气体保护焊机

§12－1 与 NBC-Ⅱ系列焊机的区别 ………………………………（ 131 ）

§12－2 NBC-Ⅲ系列 CO2 气体保护焊机的使用…………………（ 132 ）

第十三章 MZ-Ⅲ系列埋弧焊机

§13－1 与 MZ-Ⅰ、Ⅱ系列焊机的区别………………………………（ 141 ）

§13－2 MZ-Ⅲ系列埋弧焊机的使用………………………………（ 143 ）

第十四章 脉冲氩弧焊机和交流方波氩弧焊机

§14－1 WSM 系列脉冲氩弧焊机 …………………………………（ 152 ）

§14－2 WSME 系列交流方波弧焊机 ………………………………（ 159 ）

附录 A 使用注意事项

8

山东山大奥太电气公司的质量方针

尽职尽责、持续改进、

追求卓越、确保顾客满意。

山东山大奥太电气公司的质量目标

产品出厂一次合格率优于 98％；

顾客满意率超过 90％；

国家监督部门抽查合格率 100％；

产品整机拆箱检验合格率 99.5％

9

第一章 焊接基础知识

§1－1 概 述

焊接是金属材料连接的最基本方法之一，它具有低成本、永久性、可靠

性高的特点。目前，焊接广泛应用于金属材料间的连接，并对所焊产品产生

更大的附加值。焊接作为一种现代的先进主导制造工艺技术，正逐步集成到

产品的主寿命过程，即从设计开发、工艺制定、制造生产，到运行服役、失

效分析、维护、再循环等产品的各个阶段。

焊接作为一种广泛的系统工程，大量应用于机械制造、电力建设、石油

化工、交通运输设备、建筑工程、航天航空、电子器件、家用电器、医疗器

械、通讯工程等众多领域。几乎有金属应用的地方，都有焊接现象。

一、焊接装备

焊接装备包括焊接电源设备、焊接辅机具和切割设备。 近几年来，我

国焊接装备的技术水平和制造能力不断提高，绝大多数焊接装备能满足国内

市场的需要，一些专机、成套设备和部分通用焊接设备还向国外出口。

1、在电弧焊机中，以逆变焊机为代表的直流焊机所占比例不断提高。

2、电弧焊接设备中，自动、半自动焊机所占比例不断提高。

3、数控切割机的制造已形成一定的规模，但配套的等离子切割电源还要

大量进口，专用的数控切割设备品种不多。

4、焊接机器人制造能力、制造水平和推广应用有待进一步提高。

国内投产使用的焊接机器人绝大部分从国外进口，与日本、美国、西欧

等国家相比，焊接机器人的数量极少，正常运行率不理想。

5、我国在特种焊机、成套设备及其他焊接装备方面发展较慢。很多国产

新型焊接设备自行研制开发的少，仿制、组装的多。

6、焊接设备、TIG、CO2焊枪和配件制造的自动化程度不高，手工作业较

多，产品性能稳定性和一次合格率有待提高。

二、焊接技术应用

在重型机械、冶金机械、矿山工程机械、电站锅炉、压力容器、石油化

工、机车车辆、汽车等行业，不同地应用了数控切割以及埋弧焊、电渣焊、

CO2气保焊、TIG焊、MIG焊、MAG焊、电阻焊、钎焊等焊接方法。

近些年来，我国焊接科技和生产技术水平有了很大发展，但整体水平与

发达国家相比还存在很大差距。

10

1、焊接结构用钢量作为衡量一个国家工业发达及焊接技术先进的主要指

标。全世界平均45％的钢材要经过焊接才能成为投入市场的产品。

2、我国手工焊所占比例很大，焊接生产机械化、自动化水平较低。但是，

自动、半自动焊机所占比例不断提高。

3、从生产工艺装备看，近年来我国生产了一些成套的焊接工艺装备和生

产线，也从国外引进了一些设备，数量远不能满足国内工业生产的需要。

4、我国在特种工程条件下的特种材料焊接应用还比较少。如高温、低温、

石化、海洋、核能、航空航天、酸碱腐蚀等特种工程材料的焊接领域，工艺

水平和应用范围均满足不了目前工业生产发展的需要。

5、在焊接结构使用性能、节约材料、降低成本的异种钢材料焊接应用和

工艺水平方面，仍落后于美、日、德等国家。

§1－2 焊接的本质及分类

焊接过程的本质就是通过适当的物理、化学过程使两个分离表面的金属

原子之间的距离接近金属晶格距离并形成结合力。目前找到的基本途径，便

形成了焊接的基本分类。

一、熔化焊接

使被连接的母材表面局部加热熔化成液体，然后冷却结晶成一体的方法

为熔化焊接。为了实现熔化焊接，关键是要有一个能量集中、温度足够高的

加热热源。熔化焊接的基本方法主要有两种：气焊（以氧乙炔或其他可燃气

体燃烧火焰为热源）和电弧焊（以气体导电时产生的热为热源）。

为了防止局部熔化的高温焊缝金属与空气接触而造成成分、性能的不良，

熔化焊接过程一般都必须采取有效的隔离空气的保护措施，其基本形式是：

真空、气相和渣相保护三种。因此，保护形式常常是区分熔化焊接方法的另

一个特征。因此电弧焊可按保护方法的不同分为埋弧焊、气保护焊等。此外，

电弧焊方法还按电极特征分为熔化极和非熔化极两大类。

二、压力焊接

利用摩擦、扩散和加压等物理作用克服两个连接表面的不平度，除去（挤

走）氧化膜及其他污染物，使两个连接表面上的原子相互接近到晶格距离，

从而在固态条件下实现的连接统称为固相焊接。固相焊接时通常都必须加压，

因此也称压力焊接。为了使固相焊接容易实现，固相焊接大都在加压的同时

伴随加热措施，但加热温度通常都远低于焊件的熔点，因此固相焊接一般都

无需保护措施（扩散焊等除外）。

按照加热方法不同，压力焊接的基本方法有：冷压焊、摩擦焊、超声波

焊、爆炸焊、锻焊、扩散焊、电阻焊、闪光对焊等若干种。

三、钎焊

利用某些熔点低于被连接母材熔点的熔化金属（钎料）作连接的媒介物

在连接界面上的流散浸润作用，然后冷却结晶形成结合面的方法称为钎焊。

钎焊必须采取加热（使钎料熔化，但母材不熔化）和保护措施（使熔化的钎

料不跟空气接触）。

熔化极气体保护电弧焊的分类：

注：在MAG焊中，如果保护气体以Ar为主，也称为MIG焊。

§1－3 焊接电弧原理

一、焊接电弧的物理本质和引燃

电弧是所有电弧焊接方法的能源，电弧能有效而简便的把电能转变成焊

接过程所需的机械能及热能。电弧并不是一般的燃烧现象。实质上，电弧是

在一定条件下电荷通过两电极间气体空间的一种导电现象。或者说是一种气

体放电现象。借助这种特殊的气体放电过程，电能转变成光能；热能和机械

能。焊接就是要利用其热能和机械能达到金属连接的目地。

1、气体放电的基本概念

不论固体、液体还是气体，能否呈现导电性，都取决于在电场作用下是

11

否拥有可自由移动的带电粒子。金属本身拥有大量自由电子，所以在金属导

体两端只要加上电压，自由电子便产生定向运动，形成电流。但是正常状态

下的气体不含带电粒子，是由中性分子或原子组成的。它们虽然可以自由移

动，但不会受电场作用而产生定向运动，所以是不导电的。因此，要使正常

状态的气体导电，必须先产生带电粒子，然后才能呈现导电性能。

2、带电粒子的扩散和复合现象

电弧的导电是靠电弧空间带电粒子的运动来实现的,电弧的稳定燃烧是

带电粒子产生、运动与消失的动平衡过程。带电粒子产生后，一部分承担了

导电任务，另一部分则在电弧空间消失了，带电粒子在电弧空间的消失过程

主要有扩散与复合两种形式。

（1）扩散: 带电粒子和一般气体分子和原子一样，如果分布密度不同，

则带电粒子将从密度高的地方向密度低的地方移动而趋向密度均匀，这种现

象称为带电粒子的扩散现象。

（2）复合: 电弧空间的正负带电粒子（正离子、负离子、电子），在一定

条件下相遇而互相结合成中性粒子的过程称为复合。

3、焊接电弧的引燃

焊接电弧引燃有两种方式：接触引弧和非接触引弧

（1） 接触引弧：电极（焊条或焊丝）与工件直接短路接触，随后拉开，

从而把电弧引燃。手弧焊和熔化极保护焊都采用这种引弧方式。

（2） 非接触引弧：指在电极与工件之间存在一定间隙，施以高压击穿间

隙，使电弧引燃。钨极氩弧焊和等离子弧焊采用这种方式。

二、电弧区域的组成及压降分布

当两电极之间产生电弧放电时，在电弧长度方向的电场强度并不是均匀

的，实际测量得到沿弧长方向电压分布如图。

12

由图可以看到电弧由三个电场强度不同的区域构成。阳极附近的区域为

阳极区，其电压称为阳极电压降；阴极附近的区域为阴极区，其电压称为阴

极电压降；中间部分为弧柱区，其电压称为弧柱电压降。电弧的这种不均匀

的电场强度说明电弧各区域的电阻是不相同的。弧柱的电阻较小，电压降较

小；而两个电极区的电阻较大，电压降较大。

1、阴极区的导电机构

为了维持电弧稳定燃烧，阴极区的任务是向弧柱区提供所需要的电子流，

接受由弧柱送来的正离子流，以满足电弧导电需要大电流的特点。

2、阳极区的导电机构

阳极区的导电机构比阴极区要简单的多，为了维持电弧导电，阳极区的任

务是接受由弧柱过来的电子流和向弧柱提供的正离子流。

三、电弧的静特性（如图）

电弧燃烧时，两极间稳态的电压和电流关系曲线称电弧的静特性（电弧

压降是阴极压降.阳极压降.弧柱压降的总和）。

A段：为下降特性段，这时，电弧不稳定，一般不采用这个区段。

B段：为平特性段，电弧稳定燃烧。电流稳定，电压随着弧长变化而变化。

埋弧自动焊：正常电流密度—平特性区；焊条手工焊（≤500A）：无上

升特性区；TIG： 大电流区---平特性区。

C段：为上升特性段，电弧稳定燃烧。电流增大，电压升高。埋弧自动焊：

大电流密度—上升特性区细丝熔化极气保焊：电流密度较大上升特性区。

13

14

四、电弧力

在焊接过程中，电弧不仅是一个热源而且也是一个力源。电弧产生的机

械作用力与焊缝的熔深、熔池搅拌、熔滴过渡、焊缝成型都有直接关系。如

果对电弧力控制不当他将破坏焊接过程，使焊丝金属不能过渡到熔池而形成

飞溅、焊瘤、咬边、烧穿等缺陷。焊接电弧力主要包括：电磁力、等离子流

力、斑点压力、短路爆破力等。

1、电磁收缩力

在焊接电弧中，电磁收缩力同时作用于工件和焊条上，实际上焊接电弧不

是圆柱体，而是断面直径变弧的圆锥状气态导体。因为焊条直径限制了导电

区的扩展，而在工件上电弧可以扩展的比较宽。所以接近焊条端电弧断面直

径小，接近焊件端电弧断面直径大，直径不同将引起压力差，从而产生焊条

指向工件的推力F推：F推=kI ㏒(Rb/Ra)，F推：指向工件的推力；I： 电流

值；Rb： 锥形弧柱下地面半径；Ra： 锥形弧柱上地面半径。

2、等离子流力

电弧中由于电弧推力引起的高温气流运动所形成的力称为等离子流力。

3、斑点力

当电极上形成斑点时，由于斑点上导电和导热的特点，在斑点上产生斑

点力。斑点力在一定条件下会阻碍焊条熔化金属的过渡。

4、爆破力

熔滴短路时电弧瞬时熄灭，因短路时电流很大，短路金属液柱中电流密

度很高，在金属液柱内产生很大的电磁收缩力，使电弧颈变细，电阻热使金

属液柱温度急剧升高，液柱气化爆裂，此为爆破力，能使液体金属形成飞溅。

五、磁场对电弧的作用

电弧周围的磁场：电弧本身电流产生的磁场（自身磁场）。

电弧自身磁场的作用：使电弧具有刚直性（电弧作为一个柔软导体抵抗

外界干扰，保持焊接电流沿焊条轴向流动的性能）。

电弧的磁偏吹(自身磁场不对称使电流偏离焊条轴线的现象)。

1、造成磁偏吹的原因是：

（1）接地线位置不正确；

（2）外部磁场；

（3）焊条不同心。

2、消除和减弱偏吹的方法：

（1）短弧焊接；

15

（2）对长和大的工件两边连接地线；

（3）消除工件剩磁；

（4）用厚皮焊条；

（5）避免周围磁性物质影响

§1－4 焊丝的加热、熔化及熔滴过渡

一、焊丝的加热、熔化

熔化极电弧焊时，焊丝熔化作为填充金属形成焊缝。焊丝的熔化主要靠

阴极区或阳极区所产生的热量，而弧柱区产生的热量对焊丝熔化居次要地位。

焊丝除了受电弧的加热外，在自动和半自动焊时，从焊丝与导电嘴接触点到

电弧端头的一段焊丝（即焊丝伸出长度用Ls表示）有焊接电流流过，所产生

电阻热对焊丝有预热作用，从而影响焊丝的熔化速度。特别是焊丝比较细和

焊丝金属的电阻系数比较大时这种影响更为明显。

PR=I Rs RS=Ls/S

影响焊丝熔化速度的因素：

1、电流和电压对熔化速度的影响。

2、气体介质对焊丝熔化速度的影响。不同气体介质直接影响阴极压降的

大小和焊接电弧产热多少，因此影响焊丝的熔化速度。

3. 电阻热对熔化速度的影响。熔化焊时，由于采用的电流密度较大，在焊

丝伸出长度产生的电阻热对焊丝预热，可以影响到焊丝的熔化速度。

二、熔滴过渡和飞溅

在电弧热作用下，焊丝与焊条端头的熔化金属形成熔滴，受到各种力的

作用向母材过渡，称为熔滴过渡。

1、熔滴上的作用力

焊条端头的金属熔滴受以下几个力的作用；表面张力、重力、电磁收缩

力、斑点压力、等离子流力和其他力。

① 表面张力：表面张力是在焊条端头上保持熔滴的主要作用力。

② 重力：当焊丝直径较大而焊接电流较小时，在平焊位置情况下，使熔滴

脱离焊丝的力主要是重力。如果熔滴的重力大于表面张力时，熔滴就要脱离

焊丝。在立焊和仰焊时，重力将阻碍熔滴过渡。

③ 电磁力：电流通过熔滴时，将产生电磁力的轴向分力，其方向总是从小

截面指向大截面，它是促进熔滴过渡的。

16

④ 等离子流力：电流较大时，高速等离子流将对熔滴产生很大的推力，使

之沿焊丝轴线方向运动。这种推力的大小与焊丝直径和电流大小有密切的关

系。

⑤ 斑点压力：电极上形成斑点时，当斑点面积较小时斑点压力常常是阻碍

熔滴过渡的力；而当斑点面积很大，笼罩整个熔滴时斑点压力常常促进熔滴

过渡。

⑥ 爆破力：当熔滴内部含有易挥发金属或由于冶金反应而生成气体时，会

使熔滴内部在电弧作用下气体积聚和膨胀造成较大的内力，从而使熔滴爆炸

而过渡。如短路过渡焊接时。

上述各种力对熔滴过渡的作用，根据不同的工艺条件应做具体的分析。

当立焊仰焊时，重力使过渡的金属偏离电弧的轴线方向而阻碍熔滴过渡。

长弧时，表面张力总是阻碍熔滴从焊丝端部脱离，但当熔滴与熔池金属短路

并形液体金属过桥时，由于熔池界面很大，这时表面张力有助于把液体金属

拉进熔池，而促进熔滴过渡。电磁力也有同样的情况，当熔滴短路使电流线

呈发散形，也会促进液态小桥金属向熔池过渡。

2、熔滴过渡主要形式及其特点

（1） 熔滴过渡的分类熔滴过渡形式大体上可分为三种类型，即自由过渡、

接触过渡和渣壁过渡。

◆自由过渡： 指熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝端头和熔池之间不发生

直接接触。

◆接触过渡： 焊丝端部的熔滴与熔池表面通过接触而过渡。在熔化极气

体保护焊时，焊丝短路并重复的引燃电弧，这种接触过渡亦称为短路过渡。

TIG焊时，焊丝作为填充金属，它与工件间不引燃电弧，也称为搭桥过渡的。

◆渣壁过渡： 渣壁过渡与渣保护有关，常发生在埋弧焊与手弧焊时，熔

滴是从熔渣的空腔壁上流下的。

（2）滴状过渡

◆大滴状排斥过渡

气体保护焊时，因CO2气体高温分解吸热对电弧有冷却作用，使电弧电场

强度提高，电弧收缩，弧根面积减小，增加了斑点压力而阻碍熔滴过渡，并

形成大滴状排斥过渡。

熔化极气体保护焊直流正接时，由于斑点压力较大，无论用Ar还是CO2

气体保护，焊丝都有明显的大滴状排斥过渡现象。应当指出的是，中等电流

规范CO2气体保护焊时，因弧长较短，同时熔滴和熔池都在不停的运动，熔滴

17

与熔池极易发生短路过程，所以CO2气体保护焊除大滴状排斥过渡外，还有一

部分熔滴是短路过渡。正因为这种过渡形式有一定量的短路过渡易形成飞溅，

所以在焊接回路中应串联大一些的电感，使短路电流上升速度慢一些，这样

可以适当的减少飞溅。

◆细颗粒过渡：CO2气体保护焊时，随着焊接电流的增加，斑点面积也增

加，电磁力增加，熔滴过渡频率也增加。虽然由于电流增加使熔滴细化，但

是熔滴尺寸一般也大于焊丝直径。电流再增加时，它的电弧形态与熔滴过渡

形式没有突然变化，这种过渡形式称为细颗粒过渡。细颗粒过渡飞溅较小。

（3） 喷射过渡

用氩气或富氩气体保护焊时，会出现喷射过渡形式。

◆射滴过渡：过渡时熔滴直径大于焊丝直径，脱离焊丝沿焊丝轴向过渡。

（焊钢时总是一滴一滴的过渡，焊铝及其合金时每次1~2滴）气体保护焊时，

均有射滴过渡形式。射滴过渡是界于小电流滴状过渡和大电流射流过渡之间

的一种熔滴过渡形式。

◆射流过渡：焊丝端部液体金属直径很细熔滴的表面张力很小，再加等离

子气流的作用，细小的熔滴从焊丝尖端一个接一个向熔池过渡，过渡速度很

快。脱离焊丝端部的熔滴加速度可以达到重力加速度的几十倍，称这过渡方

式为射流过渡。

（4） 短路过渡

在较小电流低电压时，熔滴未长成大滴就与熔池短路，在表面张力及电

磁收缩力的作用下，熔滴向母材过渡这种过程称短路过渡。（这种过渡形式电

弧稳定，飞溅较小，熔滴过渡频率高，焊缝成形较好，广泛用于薄板和全位

置焊接过程）

（5） 渣壁过渡

指涂料焊条手弧焊和埋弧焊时的熔滴形式。使用涂料焊条接时，可出现

四种过渡形式：渣避过渡大颗粒过渡、细颗粒渡和短路过渡。过渡形式决定

于涂料成分和药皮厚度、焊接规范、电流种类和极性等。

用厚皮焊条焊接时，焊条端头形成带一定角度的药皮套筒，它可以控制

气流的方向和熔滴过渡的方向。套筒的长短与涂料厚度有关，通常涂料越厚，

套筒越长，吹送力也越大，但涂料层厚度应适当。过厚和过薄都不好，均可

产生较大的熔滴。当涂料层厚度为1.2mm时熔滴的颗粒最小。用薄皮焊条焊接

时，不生成套筒，熔渣很少，不能包围熔化金属，成为大滴或短路过渡。

碱性焊条在很大电流范围内均为大滴状或短路过渡。这是因为液体金属

18

与熔渣的界面有很大的表面张力，不易产生渣壁过渡，在电弧气氛中含有30%

以上的气体，与气保焊相似，在低电压时弧长较短，熔滴没有长大就发生短

路，出现短路过渡。当弧长增加时，熔滴自由长大，将呈大滴过渡。

使用酸性焊条焊接时为细颗粒过渡。因为渣和液态金属含有大量的氧，

在金属与渣的界面上表面张力较小。焊条熔化时，熔滴尺寸受电流影响较大。

部分熔化金属沿套筒内壁过渡，部分直接过渡，若进一步增加电流时，将提

高熔滴温度，同时降低表面张力。高电流密度时，将出现更细的熔滴过渡。

这时电弧电压在一定范围内变化时，对熔滴过渡影响不大。

埋弧焊时，电弧是在熔渣形成的空腔（气泡）内燃烧，这时熔滴是通过

渣壁流入熔池，只有少数熔滴是通过气泡内的电弧空间过渡。埋弧焊熔滴过

渡与焊接速度、极性、电弧电压和焊接电流有关。在直流反极性时，若电弧

电压较低，焊丝端头呈尖锥状，其液体锥面大致与熔池的前方壁面相平行，

这时气泡较小，焊丝端头的金属熔滴较细，熔滴将沿渣壁以小滴状过渡。相

反，在直流正接的情况下，焊丝端头的熔滴较大，在斑点压力的作用下，熔

滴不停摆动，这时熔滴呈大滴状过渡，每秒钟仅10滴左右，而直流反接时每

秒钟可达几十滴，焊接电流对熔滴过渡频率有很大的影响，随着电流的增加，

熔滴过渡频率增加，其中以直流反接时更为明显。

三、熔敷和飞溅

电弧焊接过程中，熔化的焊丝由于受到电弧高温.气体介质.熔滴过渡.

冶金反应等影响，会产生氧化。蒸发和飞溅损耗，直接影响焊接质量和效率。

熔敷率: 过渡到焊缝中的金属重量与使用焊丝重量之比（用焊条焊接

时，按焊条芯重量计算）。

飞 溅: 焊接过程中，大部分焊丝熔化金属可以过渡到熔池，有一部分

焊丝熔化金属飞向熔池之外，飞向熔池之外的金属称为飞溅。

§1－5 焊接参数和工艺对焊缝的影响

一、电流、电压、焊接速度对焊缝的影响

电流、电压、焊接速度是决定焊缝尺寸的主要能量参数。

1、焊接电流

焊接电流增大时（其他条件不变），焊缝的熔深和余高增大，熔宽没多大

变化（或略为增大）。这是因为：

19

（1）电流增大后，工件上的电弧力和热输入均增大，热源位置下移，熔深

增大。熔深与焊接电流近于正比关系。

（2）电流增大后，焊丝融化量近于成比例地增多，由于熔宽近于不变，所

以余高增大。

（3）电流增大后，弧柱直径增大，但是电弧潜入工件的深度增大，电弧斑

点移动范围受到限制，因而熔宽近于不变。

2、电弧电压

电弧电压增大后，电弧功率加大，工件热输入有所增大，同时弧长拉长，

分布半径增大，因而熔深略有减小而熔宽增大。余高减小，这是因为熔宽增

大，焊丝熔化量却稍有减小所致。

3、焊接速度

焊速提高时能量减小，熔深和熔宽都减小。余高也减小，因为单位长度

焊缝上的焊丝金属的熔敷量与焊速成反比，熔宽则近于焊速的开方成反比。

二、电流的种类和极性以及电极尺寸等的影响

1、电流的种类和极性

熔化极电弧焊时，直流反接时熔深和熔宽都要比直流正接的大，交流电

焊接时介于两者之间，这是因为工件（阴极）析出的能量较大所致。直流正

接时，焊丝为阴极，焊丝的熔化率较大。

钨极氩弧焊时直流正接的熔深最大，反接最小。焊铝、镁及合金有去除

熔池表面氧化膜的问题，用交流为好，焊薄件时也可用反接。焊其他材料一

般都用直流正接。

2、钨极端部形状、焊丝直径和伸出长度的影响

熔化极电弧焊时如果电流不变，焊丝直径变细，则焊丝上的电流密度变

大，加热集中，因此熔深增大，熔宽减小，余高也增大。焊丝伸出长度增加

时，焊丝电阻热增大，焊丝熔化量增多，余高增大，熔深略有减小。

三、焊缝成形缺陷及缺陷形成的原因

1、未焊透：熔焊时，接头根部未完全焊透的现象叫未焊透。形成的原因

是焊接电流小，焊速过高或坡口尺寸不合适及焊丝未对准焊缝中心等造成。

细焊丝短路过渡CO2焊时，由于工件热输入低，容易产生这种缺陷。

2、未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道之间，未能完全熔化结合的

部分叫未熔合。

3、烧穿：熔焊时，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔的现象叫烧穿。

焊接电流过大、焊速过小或者间隙坡口尺寸过大都可能形成这种缺陷。

20

4、咬边：在沿着焊缝的母材部位，烧熔形成凹陷或沟槽的现象叫咬边。

大电流高速焊时可能产生缺陷。腹板处于垂直位置的角焊缝焊接时，如

果一次焊接的焊脚过大或者电压过高时，也会产生咬边，焊对接接头时操作

不当亦会产生。

5、焊瘤：熔焊时熔化金属流淌到焊缝以外未熔合的母材上形成金属瘤的

现象叫焊瘤。焊瘤是由填充金属过多引起的，这与间隙和坡口尺寸小、焊速

低、电压小或者焊丝伸出长度大等有关。

§1－6 通用弧焊电源的发展和分类 一、按弧焊电源形式分类： 1、通用弧焊电源设备分为交流弧焊电源、直流弧焊电源和脉冲弧焊电源。 交流焊接输出为交流点，电流过零时电弧瞬间熄灭，焊接质量不好。

2、直流弧焊机按发展过程主要分为： （1）直流弧焊发电机：

交流电动机带直流发电机发出直流电，给电弧提供能量。缺点是体积

大、效率低、噪音大。上个世纪末已经停止生产。 （2）硅整流式直流焊机

工频380V交流电变压器降压后，二极管整流，输出直流电，给电弧提

供能量。缺点是有工频变压器，体积大、重、效率低、电流不稳定。目前

还有很少量的生产量。 （3）可控硅（晶闸管）整流式焊机 有工频变压器，体积大、重、效率低。目前市场占有率还比较大。

（4）逆变式焊机 没有工频变压器，重量轻，效率高，是直流弧焊电源的发展方向。具体

情况详见第二章。 3、脉冲弧焊电源

输出直流脉冲或者交流脉冲。 二、按焊接工艺分类 1、手工焊机

又可以分为手工电弧焊机和手工氩弧焊机两类，特点是手工送焊条、手

工跟踪焊缝，效率比较低，成本比较高。

21

2、半自动焊机 特点是自动送丝，手工行走和跟踪焊缝，效率比较手工焊有所提高，成

本降低。主要有CO2气体保护焊机、MIG/MAG熔化极气体保护焊机。 3、自动焊机

特点是自动送丝、自动跟踪焊缝，效率高，成本降低。 主要有埋弧自动焊等。

第二章 逆变式弧焊电源

§2－1 逆变电弧焊机基本原理

随着科学技术的进步，电力电子技术、材料加工和计算机技术的发展，

极大的推动了焊接电源的发展。焊接电源从电磁控制发展到电子控制，从普

通的整流电源发展到逆变电源，在短短的 20 年间，逆变技术得到突飞猛进的

发展，主要表现在： 主电路拓扑结构更加完善。 IGBT 由于开关性能好、通态损耗小、工作可靠而得到广泛应用。

高频变压器普遍使用铁氧体或微晶体制作，性能优良。 一、 逆变弧焊电源介绍

1、逆变弧焊电源的特点 重量轻、体积小、节省材料。是传统工频焊机体积的 1/3；

高效节能、功率因数高；

可控性好、易于获得良好的动特性；

可获得较高频率的矩形波，提高电弧稳定性，改善弧焊性能。

2、逆变弧焊电源分类：按采用的逆变开关器件可划分为：

（1）晶闸管式；（2）晶体管式；（3）场效应管式；（4）IGBT 式。 二、 逆变弧焊电源的基本组成及原理

图 2－1 逆变弧焊电源的原理框图

22

逆变弧焊电源的原理框图如图 2－1，从原理上说，分为主电路（主回路）

和控制电路（控制回路）两大部分。 1、逆变电源主回路主要有四部分组成： （1）整流滤波电路：将三相 380V/50Hz 的交流电整流滤波后，获得平

滑的直流电。 （2）逆变回路：将直流电变换成几千至几万 Hz 的中频交流电。 （3）中频变压器：将中频交流电降压，传输至副边。 （4）输出整流滤波：将中频交流电变换成直流，经滤波后输出。 逆变的过程：工频交流 直流 高中频交流 降压 交流 直流输出

因而在逆变电源中主要采用两种方法： a AC DC AC DC b AC DC AC DC AC(矩形波) 目前，主要采用 a 方式。

2、逆变控制方式：控制回路的核心作用是逆变控制方式的实现。 逆变器的控制主要有两种方式： （1）定脉宽调频率（PFM）：脉冲宽度不变，通过改变逆变器的开关频率

来调节输出的大小，频率越高，输出功率越大。可控硅系列逆变电源主

要采用该调节方式。 （2）定频率调脉宽（PWM）：频率不变，通过改变脉冲的脉宽比（占空

比）来调节工艺参数，占空比越大，则输出功率就越大

PWM 控制方式又分为：

a：硬开关 PWM 控制方式

b：软开关 PWM 控制方式

通常场效应管式、IGBT 系列逆变电源均采用这种调制方式。 3、逆变电源主回路的基本形式

（1）半桥式逆变电路

23

Q1

Q2

T

AU

+

-

B

U

-1/2U

1/2 U

AB

t

C1

C2

Q1 导通，Q2 截止，电流流向 U+ Q1 主变压器 C2, 设 C1=C2, VA=1/2U, VB=U UAB = -1/2U;

Q1 截止,Q2 导通, 电流流向 U+ C1 主变压器 Q2,

设C1=C2, VA=1/2U, VB=0, UAB =1/2U. （2）全桥式逆变电路

Q1、Q4 同时导通、Q2、Q3 截止，UAB=U

Q1、Q4 截止、Q2、Q3 同时导通，UAB=－U

4、带有软开关的移相谐振式逆变电路

逆变电源的软开关工作方式是指利用 LC 谐振的方法,在开关过程中使开

关管两端电压或开关管中的电流为零,使其开关损耗约为零。相比硬开关工作

方式，开关器件上的开关应力几乎消除，可靠性显著提高。

本公司产品采用改进的移相谐振工作方式。

图 2-2 主电路形式

24

E

Q1 Q2

Q3

Q4

T

AU

+

-

B

U

-U

U

AB

t

Q1Q3为超前臂，Q2Q4为滞后臂，Q1Q2Q3Q4选用大功率IGBT管。C1C3为超前臂并联电容，

C2C4为滞后臂并联电容，C1=C3>> C2=C4，CX为抑制环流电容，LX1为饱和电感，LX2为变

压器原边回路等效漏感，B为变压器，E为输入电压，U0为输出电压。

与传统的移相谐振式电路不同点是：主回路是不对称结构，传统的移相谐振电路谐

振电容C1C2C3 C4是相等的，而这个电路中C1=C3>> C2=C4，在主变压器原边回路中增加

了抑制环流电容和饱和电感LX1，用来产生零电流关断和零电流开通的条件。

（1）控制方式

软开关实现的控制模式：Q1Q3 、Q2Q4为互补导通，Q1Q3为PWM控制，Q2Q4不进行PWM调制，

Q1Q2Q3Q 4驱动波形如图 2-3 所示。驱动更加简单。

1Q

2Q

3Q

4Q

图 2-3 Q1 Q2Q3 Q 4驱动波形

§2－2 电弧焊机的要求及其特性

一、 对弧焊电源的要求

1、保证引弧容易。2、保证电弧稳定。3、保证焊接规范稳定。4、具有

足够宽的焊接规范调节范围。

二、 为满足工艺要求，对弧焊电源的电气性能的要求

1、对弧焊电源外特性的要求。

2、对弧焊的电源调节性能的要求。

3、对弧焊电源动特性的要求。

三、 “电源—电弧”系统：在电弧焊接过程中，电源起供电作用，电弧是

25

作为供电对象而用电，从而构成“电源—电弧”系统。

“电源—电弧”系统的稳定性应包含两方面的含义：

1、系统在无外界因素干扰时，能在给定电弧电压和电流下维持长时间的

连续电弧放电，保持静态平衡。 Uf=Uy， If=Iy。

2、当系统一旦受到瞬时的外界干扰，破坏了原来的静态平衡，造成了焊

接工艺参数的变化。但当干扰消失之后，系统能够自动地达到新的稳定平衡。

使得焊接工艺参数重新恢复。

四、 对弧焊电源的外特性的要求

对弧焊电源外特性曲线的要求在电源内部参数一定的条件下，改变负载

时，电源输出的电压稳定值 Uy 与输出的电流稳定值 Iy 之间的关系曲线

Uy=f(Iy)称为电源外特性。

电源的外特性形状除了影响“电源—电弧”系统的稳定性之外，还关联

着焊接工艺参数的稳定。由于在各种弧焊方法中，电弧放电的物理条件和所

用的焊接工艺参数不同，使它们的电弧静特性具有不同的形状，因此需分别

讨论不同弧焊方法对电源外特性的要求，并分为对空载点，工作区段和短路

区段三个部分来论述。 对于空载点，是讨论对空载电压的要求：

电源空载电压的确定应遵循以下原则：

a) 保证引弧容易。引弧时，焊条和工件接触，因两者表面往往有杂

质，或锈污，所以需要较高的空载电压才能将高电阻击穿，形成导通

回路。空载电压越高，起弧越容易。

b) 保证电弧稳定燃烧。

c) 保证电弧功率稳定。

d) 保证人身安全。

五、 弧焊电源的静外特性

1、下降特性

这种外特性的特点是，当输出电流在运行范围

内增加时其输出电压随着急剧下降。在其工作部分

每增加 100A 电流，其电压下降一般应大于 7V。根

据斜率的不同又可分为垂直下降特性、缓降特性和

恒流带外拖特性等。

（1） 垂直下降（恒流）特性 （右图）：

垂直下降特性也叫恒流特性。其特点是，在工

作段当输出电压变化时输出电流几乎不变。

26

（2） 缓降特性 （右图）：

其特点是当输出电压变化时，输出电流变化较恒流特性的大。其中一种

按接近于 1/4 椭圆的规律变化。另一种缓降特性的形状接近于一斜线。

（3） 恒流带外拖特性

其特点是在其工作部分的恒流段，输出电流基

本上不随输出电压变化。但在输出电压下降至低于

一定值（外施拐点）之后，外特性转折为缓降的外

拖段，随着电压的降低输出电流将有较大的增加。

而且外拖拐点和外拖斜率往往可以调节。还有其他

形式的外拖特性。（右图）：

27

2、平特性

在运行范围内，随着电流增大，电弧电压接

近于恒定不变或稍有下降，电压下降率应小于

7V/100A ，右图示：

另一种是在运动范围内随着电流增大，电压稍有

增高（有时称上升特性），电压上升率应小 于

10V/100A ，右图示：

3、电源的调节性能

我们知道，焊接时需根据被焊工件的材质、

厚度与坡口形式等选用不同的焊接工艺参数，而

与弧焊电源有关的焊接参数是电弧电压和焊接电流，为满足所需,弧焊电源必

须具备可以调节这些参数的性能。电弧电压和焊接电流是由电弧静特性与弧

焊电源外特性曲线相交的一个稳定工作点来决定的。同时，对应于一定的电

弧长，只有一个稳定工作点。因此，为了获得一定范围所需的焊接电流和电

压，弧焊电源的外特性必须可以均匀调节，以便与电弧静特性曲线在许多点

相交，得到一系列的稳定工作点，因此弧焊电源能满足不同焊接电压、电流

的需求的可调性能为其调节性能。它是通过电源外特性的调节来体现的。

（1）下降特性弧焊电源的可调参数

◆工作电流是在进行弧焊时的电弧电流或这时电源输出的电流。

◆工作电压是在焊接时，弧焊电源输出的负载电压。

◆最大焊接电流是弧焊电源通过调节输出与负载特性相应的最大电流。

◆最小焊接电流是弧焊电源通过调节输出与负载特性相应的最小电流。

电流调节范围是在规定负载特性条件下，通过调节所能获得的焊接电流

范围。

通常要求 Ifmax/Ie>1 Ifmix/Ie<0.2 。

工作电流: 平外特性弧焊电源的可调参数工作电流它的定义与降特性电

源的相同。

工作电压: 最大工作电压，为弧焊电源通过调节所能输出的，与规定负

载特性相对应的最大电压。最小工作电压为弧焊电源通过调节所能输出的，

与规定负特性相对应的最小电压.弧焊电源能输出多大功率与它的温升有着

密切的关系( FS)。

（2）对弧焊电源动特性的要求

所谓弧焊电源的动特性，是指电弧负载状态发生突然变化时，弧焊电源

输出电压与电流的响应过程，可以用弧焊电源的输出电流和电压对时间的关

系，电源对负载瞬变的适应能力。

六、弧焊电源的负载持续率与额定值。

弧焊电源能输出多大功率，与它的温升有很大关系。温升过高，电源的绝

缘可能会遭到破坏，甚至烧毁。

弧焊电源的温升除了取决于焊接电流的大小之外，还决定于负荷状态，连

续工作时间越长，温升越高，弧焊电源允许使用的最大电流就小一些。

对于不同的负荷状态，给弧焊电源规定了不同的输出电流，负载持续率表示

某种负荷状态，用 FS 表示：

28

负载持续率国家标准规定：35% 、60%、 100% 按照不同的负载持续率工作时，允许使用的焊接电流 If：

§2－3 奥太焊机的基本原理及电路器件

1 工作原理框图（直流输出）

FS负载持续时间

负载持续时间+休止时间×100%t/T×100%= =

If = ×额定负载持续率

使用的负载持续率额定电流

输

入

端

子

空

气

开

关

三

相

整

流

桥

逆

变

器

中

频

变

压

器

二

次

整

流

输

出

电

抗

器

输

出

端

子

工作原理：

三相交流电整流成直流电压

↓

电容滤波

↓

用IGBT 将直流电压逆变成中频交流电压

↓

中频交流电压施加到逆变变压器的初级

↓

降压后的交流电压经二极管整流成直流电压

↓

输出电抗器滤波

↓

平滑的直流电压由焊机的输出端输出

2 主回路元器件介绍

3、部件装配示意图（以 NBC-500Ⅲ数字化焊机为例）

29

右侧视图

30

顶视图

31

第三章 器件的测量及维修基础

§3－1 器件测量

一、 二极管

1、符号

2、型号及特性

(1）型号

SCR 焊机中采用平板式快速整流管，型号：ZK300A/800V（315ST（G）为

ZK200A/800V）

(2)特性：正向导通，反向截止。

3、 测量方法（注：本教材读数均以指针式万用表测量得出）

(1)测量工具：指针式万用表或数字万用表二极管档位。

(2)测量步骤：

先将万用表打在电阻档 R*1 上，黑表笔接二极管的阳极，红表笔接二极

管的阴极，此时阻值应非常小（10~20）。

将万用表打在电阻档 R*1K 上，黑表笔接二极管的阴极，红表笔接二极

管的阳极，此时阻值应为无穷大。

二、二极管模块

1、符号：

2、本公司采用的型号（20040）：

3、测量方法：

与单个二极管测量方法相同。

32

三、 三相整流模块

1、符号：

33

2、本公司采用的型号：MSD100-12 、MSD60-12

3、测量方法：与单个二极管测量方法相同。

小结：以上器件均以二极管的特性为基准测量，测量时应注意以下问

题： （1）二极管模块、三相整流模块每一只管子的正反向都要测量。 （2）测量时要断开所有连线。 （3）如果有管子的阻值为零或正向阻值无穷大，说明这支管子已坏

掉，必须更换整个模块。 （4）更换二极管模块、三相整流模块时，一定要将散热器上原有的

导热硅脂清除干净，并重新涂上新的硅脂。 （5）安装螺丝一定要均匀紧固好，让模块得到良好的散热效果。

四、可控硅（晶闸管）

1、符号：SCR

2、分类和特点： （1）分类：

外形：平板式、螺栓式、塑封式。 功能：普通型、快速型、双向可控硅。

（2）特点：(脉冲)电流型驱动元件。 （3）KK200 的特性：关断时间：t g < 15 u s,

允许电压上升率为：d u / d t >700V/ u s。 3、工作原理：

等效图

工作原理：

当给 G 极加正向电压时，N2 导通，Ic2=Ib1，N1 导通，同时 Ic1 又经

N1 给 N2 提供基极电流。 当加在 G 极的电源 E1 撤销时，由于有 Ic1 提供 N2 基极电流，所以，N2

继续导通，N1 保持导通。 4、可控硅导通和关断的条件 （1）导通条件：

VGK>0， IA>IH (维持电流)必要条件。

VAK>0, 可控硅一旦导通，门极将失去作用

（2）关断条件

a VGK≤0，当 IA<IH 可控硅自然关断。

VAK≤0,

b VAK<0 , 当 IA<IH 可控硅强迫关断。

VGK<0,

34

5、可控硅鉴别方法及测量（平板式可控硅 KK200-12）：

（1）鉴别方法：

阴极 K 与阳极 A 之间正反向阻值均在几百 K 欧姆之上，阳极 A 与门极 G

之间正反向阻值均在几百千欧姆之上，门极 G与阴极 K之间是一个 PN 结，它

的正向电阻为 10-30 欧姆左右，反向电阻也很小。

（2）测量 a、先将万用表打在电阻档 R*1 上，测量 GK 两端，正反向阻值在 10~30

欧姆左右。

b、再将万用表打在电阻档 R*1K 上，，测量 AK 两端，正反向阻值无

穷大。

如果 AK 或 GK 趋向于零，说明可控硅已被击穿。

如果 GK 趋向于无穷大，说明可控硅 G、K极已断路。

五、电容

1、电解电容

（1）符号：

（2）本公司采用的型号：CD13AF 系列。 可控硅焊机采用的型号： 输入电解：CD13AF-470Uf/450V 输出电解：CD13AF-1500Uf/160v

（3）测量：指针式万用表 用电阻档 *1K 档。

（4）方法：用黑表笔接 + 极，表针将从最大快速到零，然后再慢慢

从零至最大，反之，相同。若测量时表针摆幅较小或不动说明电容已

失效。

（5）注意事项：

◆使用时极性不能接错。

35

◆电容失效后不能使用。

2、电容器 CBB45 （聚丙乙烯电容）

（1）符号：

（2）测量方法：

用数字万用表打在电容档，可直接测量数值，如果电容值比标称

的值小，说明电容容量下降。如果电容值特别小，说明已失效。

六、 IGBT 管（绝缘栅双极型晶体管）

1、符号

CG

E

G---栅 极C---集电极E---发射极

2、特点

场效应管(MOS)与大功率晶体管(GTR)的复合体，综合二者的优点。电压

型驱动元件，驱动电路简单。工作频率高（10~30KHz）。

3、MOS 管、GTR(大功率晶体管)、IGBT 管的优缺点 （1）MOS 管

◆符号： 优点：输入阻抗大；电压型驱动元件；

工作频率高（几十 K）。 缺点：通态额定电流小。

型号规格 BVDS(V)（栅极短路

条件下） ID(A) 栅极控制性能

IRF640 （N 沟道） 200 18

用 MF-47 型万用表×10K 电阻档测量。

黑表笔接G，红表笔接S，此时，RDS=0，GS阻值无穷大； 反之，黑表笔接 S，红表笔接 G，DS 阻值

无穷大。 RDＳ反向为二极管特性。

36

D

S

G栅极

漏极

源极

FS40SM-5（N沟道） 250 40 同上

IRF9530 （P 沟道） 100 12

用 MF-47 型万用表×10K 电阻档测量。

黑表笔接G，红表笔接S，此时RDS为无穷

大，RDS 表现为二极管特性，GS阻值无穷

大； 反之，RDS=0。

（2）GTR(大功率晶体管) ◆符号：

优点：通态电流大；工作频率中等； 通态损耗小；耐压高。

缺点：电流型驱动元件，控制复杂；

存在二次击穿问题。

（3）IGBT

优点：输入阻抗大；电压型驱动元件；耐压高；工作频率高（几十

K）；通态电流大；通态损耗小；安全工作区宽。

缺点：对静电敏感。

4、IGBT 的工作原理 见右图： 当给 G 极加一正向脉冲触发信号，等效

场效应管导通，当 CE 间加正向电压时，电

流就会从 C 极流向基极，形成基极电流，三

极管导通。当给 G 极加一负向脉冲触发信

号，等效场效应管截止，三极管截止，IGBT关断。

5、IGBT 的封装及测量 （1）、IGBT 的封装形式：单管、模块（2 只、4 只、6 只）

IGBT 在封装时，在每一只 IGBT 上都反向并联了一只二极管。

37

B

C

E

集电极

发射极基极

Q1

Q21 2 3

4--G15--E1

7--E26--G2

E C

G

IGBT单管 IGBT模块（2只单管）

C

R

G

E

IGBT 模块（4 只单管） （2）测量工具:指针式万用表 （3）测量步骤（以两单元模块为例）：

a、将万用表打在电阻档*10K 欧挡.红笔接 E（5 或 7）极.黑表笔接

G（4 或 6）极,给 GE 间充电. 再将万用表打在 R*1 档上，测量 CE（1-2或 3-1）两端.正反向阻值均约为 10 欧左右.如果阻值均为无穷大或者正

反向阻值差别特别大或者为零，说明 IGBT 已坏掉。 b、将万用表打在电阻档*10K 欧挡，红笔接 G 极.黑表笔接 E 极,给

GE 间反向充电。再将万用表打在 R*1 档上黑表笔接 E 极，红表笔接 C极，Rec≈10Ω，黑表笔接 C 极，红表笔接 E 极，Rce->无穷大。如果阻

值均为无穷大或者为零，说明 IGBT 已坏掉。 例：下表是 IGBT 模块中一只管子的测量步骤，另一只测量完全相同。

步骤 万用表档位 黑表笔 红表笔 阻值（Ω）

1 *10K 4 （G1） 5 （E1） 无穷大

2 *1 1 （E1） 3 （C1） 10

3 *1 3 （C1） 1 （E1） 10

4 *10K 5 （E1） 4 （G1） 无穷大

5 *1 1 （E1） 3 （C1） 10

6 *1 3 （C1） 1 （E1） 无穷大

七、 压敏电阻

38

1、符号：

2、工作原理：

压敏电阻是非线性电阻元件，它具有正反方向相同，很陡的伏安特性。

正常工作时漏电流很小，损耗小，而泄放冲击电流强，抑制过压能力强。

当压敏电阻的两端由于任何原因升高到稍大于标称电压时，压敏电阻呈现

很小的阻值，此时，流过压敏电阻的电流非常大，从而限制电压在某一安

全值的范围内保护其他器件不因过压而损坏。 3、压敏电阻损坏后的现象：压敏电阻损坏后，压敏会炸裂，或者在表面

出现黑色小孔、黑点。损坏时，伴随爆炸声。 八、 万能转换开关(SCR 焊机使用)

本产品用 LW5-16/2 型组合式万能转换开关作为焊接输出电流档调节。

此开关为三档：左 450、中间、右 45

0；有四对触点，分别为：

1-2.3-4.5-6.7-8，其断开或闭合情况如下表。 档位 开闭 触点 1-2 2-4 5-6 7-8

Ⅰ 档 （450） 开 开 开 开

Ⅱ 档 （中间） 闭 闭 开 开

Ⅲ 档 （450） 闭 闭 闭 闭

注意：严禁在焊接过程中或在焊机带有其它负载时扳动此开关，以免烧

损触点， 影响开关性能及使用寿命。

九、 驱动板测量方法 将万用表打在 R*1 挡上，分别测量四组驱动线，阻值为：红表笔接红色线，

黑表笔接黑色线：12±1Ω。红表笔接黑色线，黑表笔接红色线：7±1Ω。

阻值太大说明已断线或元器件坏，阻值为零说明电阻或线间短路，更换驱动

板或主板（ZX7-I、II、NBC 红壳机主控板与驱动板一体），驱动电路如下图：

39

SR160

5.1 12

G1（红） E1（黑） G2E2

SR160

5.1

12

G3 E3 E4 G4

十、船形开关

焊机前面板功能选择开关，型号：KCD19-22A（双联两位），KCD19-23A

（双联三位），测量通断即可判断出开关的好坏。

40

I

万用表打在 R*1 档

41

当开关打在 I 位置时，3-2 通，5-6 通；

1-2 不通，5-4 不通。

当开关打在 O 位置时，1-2 通，5-4 通；

3-2 不通，5-6 不通。

注：KCD19-23A 在中间位置时所有触点都不通。

1 4

52

3 6

O

十一、电位器

功能：电流、电压调节，一般型号：线绕式 4.7K/2W，4.7K/3W，单圈或多

圈；可以测量其阻值，或通电时测量电压判断它的好坏。

1、根据阻值不同，选择万用表合适的档位，调节旋

钮，分别测量 1-2、2-3 的阻值，阻值应该能够从最

小到最大之间变化，1-3 为标称阻值，若指针由跳动

现象，则说明电位器接触不良。

2、通电，选择万用表直流电压档，调节旋钮，分别测量 1-2、2-3 的电

压值，电压值应该变化（电流给定：0~9V）。

十二、旋转编码器

用于电流、电压参数的调节，及面板参数选择。

按下时：4-5 触点通，旋转时，

1、2、3 脚起作用。旋转时测量 1-2 或 3-2，电压会随着转速的提高而降低（供

电电压为 DC 5V）。损坏后，会造成予置电流、电压等参数不能调节。

1

2

3

4

5 3 2 1

RECODER

4

5 3 2 1U4

RECODER

参数调节

R1 R2

R3

+5V +5V

+5V

S1 S2

S3

十三、轻触开关

用于功能的选择，通过单片机编程

实现功能切换。

按下 ：1-3 通，2-4 通

弹开： 都不通

注：使用时，都已将 1-2 短路，3-4 短路。相当于一组触点（如图示）。

十四、固态继电器

型号：SSR-10DA-H ，功能：在主回路电路中，控制轴流风机通断。

给直流侧加 3-32V 的电压，交流侧两端导通，直流侧电压为零时，交

流侧断开。

测量：万用表直流电压档，直流侧有电压信号时，在正负两端应有小于

3V 的压降，此时将万用表选在交流电压档（应选择大于 380V 的档位），

交流侧电压为零。如果直流侧电压较高或者直流侧有小于 3V 的压降而

交流侧电压为 380V 左右，说明继电器损坏，也可以直接将固态继电器

交流侧短路，判断是固态继电器前后的故障点。

注意：固态继电器交流侧均为高电压，测量和使用时注意绝缘，防止电

击事件。

十五、霍尔电流传感器：

根据电流规格不同，采用的型号不同。目前主要有 CSK1-300A

（300A/4V），CSK3-400A（400A/4V），CSK4-600A（600A/4V）。

42

12

34

+

-

~

~ + -

~ ~

DC 3-32 V

AC 380V

接线如图示：

霍尔电流传感器出现故障后，容易造成焊机显示不正常，焊接电流无法调

节、焊接电流不稳、输出或大或小等故障，可以测量 Vout 端对 GND 端的电

压来判断电流检测是否正常，测量供电电源及连线是否正常。

十六、IGBT 焊机维修中的注意事项

1、如果 IGBT 模块坏，必须测量驱动板驱动线路是否损坏，同时测量电流

互感板、三相整流模块、空气开关等器件是否有问题。

2、IGBT 对静电敏感，携带过程中 GE 间应短路，焊接时烙铁应可靠接地。

3、更换 IGBT 模块时，要保持栅极短路小铜环不脱落，直到安装完好，最

后插控制线时，一手触摸接地的金属件，一手拔下铜环插好控制线，最

后将触摸接地金属件的手拿开；要将散热器上原有的硅脂清除干净，重

新涂上新的导热硅脂；安装螺丝一定要均匀紧固好，让器件与散热器有

良好接触。

4、控制板与驱动板在更换过程中，要注意各插头原有位置，一一插回。

5、更换 IGBT 模块、20040 模块、三相整流模块等半导体模块时，拆下旧

模块后，先用干净的抹布将散热器上的导热硅脂擦干净，然后在模块底

板上涂上适量的新的导热硅脂，将模块安装在相应的位置，模块上紧后

底板周围应该都能看到少量的导热硅脂。

6、安装各类半导体模块时，各个安装螺丝应该均匀上紧，切不可一个一个

地上紧。

7、遇到风机不转时，要首先检查三相电中风机接的两相，检查接线是否有

问题，检查启动电容，都没有问题后再检查更换风机。

43

+15V-15V

VoutGND

霍尔电流传感器

1 2 3 4

§3－2 焊机维修流程图 一、 焊机维修流程图

44

二、缺相的现象和原因 在维修过程中，我们经常会遇到缺相的故障。主要有以下两种情况：

1、如果电源变压器所接的两相缺相，焊机不工作，无显示，工作指示灯

不亮。这种情况需要检查电网电压、配电柜开关、闸刀、保险丝、焊

机空气开关等。

2、如果缺另外一相，焊机显示正常，空载工作正常，但是焊接过程中电

流会不稳定、断弧，不能正常焊接（排除主控板、电位器等其他因素）。

对于缺相现象，通常我们检查的是空气开关连接输入电缆处电压是否缺

45

46

相，这种检查是不完全的。因为，如果焊机上的空气开关和三相整流模块也

有可能造成焊机内部缺相。

正确的方法应该是：如果经检查，焊机空气开关（或输入接线盒）连接

输入电缆处电压不缺相，应该再检查三相整流模块整流输出直流电压在工作

时（即带负载）是否是直流 500 伏左右。正常输入交流 380V 的情况下（不缺

相），此电压应该为直流 510V 左右；在输入交流 340～420V 的情况下，此电

压应该为直流 460～567V 左右（带负载工作、不缺相）。如果焊机上的空气开

关和三相整流模块造成焊机内部缺相，在焊机带负载工作时，三相整流模块

整流输出直流电压会低于 450V，甚至低于 400V。

三、客户现场使用不当造成的维修服务

客户在使用焊机时，因为焊机质量以外的问题，也会产生维修服务方面

的要求。这种情况在总服务量中占的比例也较大。此类问题主要有以下几种

情况：

1、电网电压缺相：由电网、配电柜开关、闸刀、保险丝等造成。如果缺

电源变压器所接的两相，焊机不工作，如果缺另外一相，则焊接电流

不稳定。

2、电网电压不稳定：电压过高（如大型吊车制动造成等），会烧坏压敏

电阻或者跳闸；电压过低，则焊接电流不稳。

3、风机堵转：使用现场有异物（如钢筋等）进入，使风机堵转。这种情

况一般会使网罩和扇叶变形。

4、风机改转向：按焊机设计，风机往里吹风。有时应客户要求改为向外

排风，但散热效果不如向里吹风好，焊接规范会达不到额定的负载。

5、控制电缆插头接触不好：ZX7 遥控航空插头、NBC 控制线插头、MZ 控

制线插头等接触不好、插不到位。

6、控制电缆断线：现场被工件等物体将控制线砸断，有时电缆内部断线

后，从外观看不出来，甚至有似断非断的情况出现（电缆盘起来后是

正常的，拉开后是断的）。这时会出现控制不灵，不能调节等故障。

7、输出焊接电缆破损以及正负极接错：会造成短路、漏电流、漏高频等

故障。

8、规范调节不合适：有时焊工拿不到使用说明书，调节规范不熟悉。

9、超规范使用：使用电流超过额定负载持续率的规定，使焊机热保护频

繁。

10、不合适的焊接工艺和规范：焊机的种类和规格不适用于现场，没有

弄明白客户的需求后而形成的销售。

11、现场使用的焊丝、导电嘴、焊枪等选用不合适，易损件更换不及时。

12、工件清理不好造成的焊接性能不稳定，焊缝成型不好。

47

13、焊机在现场淋雨或者其他原因造成严重受潮。

14、异物进入气路造成堵塞，MZ 焊机导电嘴内有焊剂或者异物堵塞造成

不送丝等。

15、其他人为原因：比如焊工使用不习惯等等。

16、焊机现场安装调试和培训等。

对于这类的服务，要求我们的服务人员做到以下几点：

1、热心服务，解决客户提出的每一个问题；

2、当场向使用者做出明确的解释，避免误会；

3、向现场和设备的管理者说明原因，一起解决问题，避免问题反复出

现。

39

第四章 ZX7 系列手工/氩弧焊机

§4－1 焊条手工焊对焊机的要求 电弧是电弧焊接的热源、力源。焊机是电弧能量的供应者。焊机应满

足焊接工艺的要求，保证引弧容易，电弧稳定，焊接规范稳定，以及足够

宽的焊接规范和稳定调节范围。 主要的要求有：电源外特性、燃烧稳定性、焊接稳定性与焊接质量。

1、焊机的外特性：陡降外特性

（1）电源—电弧系统稳定工作条件： tgαa — tgαp＞0 电弧静特性的斜率tgαa ，电源静特性的斜率tgαp

（2）空载电压：越高越容易引弧，（AC 电弧稳定），但不经济、不安

全。DC 焊机的空载电压＜113V。 （3）稳态短路电流ISS稍大于焊接电流I（利于引弧，太大后飞溅增大)。

1.25＜ISS／I＜2。 2、焊机的调节特性 输出不同工作电压、电流的可调性能。通过电源外特性的调节实现。

包括回路焊接电缆压降在内的，符合某种约定关系负载电压与负载电流称

为约定负载电压与约定负载电流（无感电阻下测定）。

焊条手工焊电源： U=20+0.04I I＞600A 时 U=44V TIG 焊电源： U=10+0.04I I＞600A 时 U=34V

3、焊机的动特性

合适的短路电流峰值（引弧，加速熔化和过渡）1.5I；合适的短路电

流上升速度；恢复电压最低值（30v）的时间适当。

4、焊机的极性

根据焊条的性质和焊件所需热量，手弧焊在阳极、阴极材料相同时，

阳极区温度高。

酸性焊条（E4013）：厚钢板采用直流正接可以获得较大熔深，薄钢

板采用直流反接可以防烧穿或者采用交流。

碱性低氢钠焊条：用于重要结构，采用直流反接，可以减少飞溅、

气孔，并能使电弧稳定。（药皮CaF,分解出电离电位较高的F,使电弧稳定性

降低；直流正接熔滴过渡时，受熔池射来的正离子流撞击（质量比电子大，

阻碍熔滴过渡的力大造成飞溅，电弧不稳）；直流反接，减少飞溅，且熔池

处于阴极，焊条射来的氢正离子与熔池表面的电子中和，减少气孔。

5、电弧燃烧的稳定性

指电弧保持稳定燃烧（不产生断弧、飘移和磁偏吹等）的程度。除操

作技术以外：

a. 焊接电源影响：焊接电源的特性；焊接电源的种类（DC＞AC）；焊

接电源的空载电压（高，电场强，易引弧也稳定）；

b. 焊接电流的影响：大－温度高－电弧气氛中电离、发射强－稳定。

I增大－引燃电压降低，自然断弧的最大弧长增大；

c. 焊条药皮的影响：电离电位较低的物质（K、Na、Ca的氧化物），增

加电弧气氛中带电粒子，提高气体导电性，提高电弧燃烧的稳定性。

电离电位较高的物质（CaF、KCI、NaCI），不稳；

d. 电弧长度的影响：太长－电弧发生剧烈摆动，破坏稳定，飞溅增大；

一般应采用短弧焊接。

e. 其他：焊接处有油漆、油脂、水分、锈层影响电弧燃烧的稳定性；

焊条受潮、药皮脱落影响电弧燃烧的稳定性，风大、气流、电弧偏吹。

§4－2 奥太 ZX7 系列手工/氩弧焊机

一、ZX7 系列手工/氩弧焊机基本工作原理

奥太 ZX7Ⅲ系列逆变式焊机采用了 IGBT 高频软开关逆变技术。工频三

相 380V 电源输入，直接整流后送给由 IGBT 等器件组成的逆变器变为高频

交流，经高频变压器降压、高频整流器整流、滤波后输出适合于焊接的直

流电。总结起来，主回路的作用在于它提供了我们焊接所需要的电能，如

果主回路中的某一个环节有故障，都有可能会造成无输出电流，三相整流

和高频逆变环节故障还会造成空气开关过流跳闸。

3~380V/50Hz 输出

40

三相整流 高频逆变 高频变压器 整流滤波

控制电路

高频引弧装置

2、ZX7Ⅲ系列逆变弧焊电源输出特性实现：

90– 20 – 0

U（V）

U=20+0.04I

I(A)

Imin Imax

拐点 恒流特性

外拖特性 空载电压

空载电压是通过电源变压器提供 36V 电压经过主控板倍压整流后实现

的；恒流特性通过电流给定与电流反馈采样进行比较，经过 PI 调节器调节

控制逆变器，达到控制输出电流大小，实现恒流。外拖特性是由推力给定

电位器及电压采样来控制。电压越低，推力越大。上述原理的实现，是由

一些外围器件的辅助下完成的，如供电的电源变压器，电流给定电位器，

推力给定电位器，电流反馈采样的分流器等。

三、规格型号参数

参数 型号规格

315 400 500 630

电源电压/频率 三相 380V±10%/50Hz

额定输出功率 10.3KW 14.4KW 20KW 27.7KW

额定输入电流 19A 26A 40A 50A

额定负载持续率 60%

输出电流调节范围 20～315A 20～400A 20～500A 50～630A

输出空载电压 72±8V

满载效率 89%

功率因数 0.95

最大氩气流量 25L/min

四、ZX7Ⅲ系列手工/氩弧焊机功能介绍

41

1、ZX7-XXXSTGⅢ焊机前面板如下图所示：

（1）手弧焊/氩弧焊转换开关: 手弧焊位

置：焊机处于直流手弧焊工作状态；

氩弧焊位置：焊机处于氩弧焊工作

状态。

（2）自锁/非自锁转换开关：氩弧焊时使

用。自锁为四步工作方式，非自锁

为两步工作方式。

（3）遥控/近控转换开关： 开关处于“近控”位置时，可在面板上调

42

节焊接电流、推力电流、衰减时间的大小；开关处于“遥控”位置时，

可在距离焊机较远的地方，通过遥控盒来调节上述参数的大小。

2、焊机后面板

作为过流保护用。 空气开关：主要

花色线用于接地。

接 380V/50Hz 电源，

电源输入电缆：三相

将输入电缆中的接地线可靠

接地。

接地螺栓(标志)：为保证人

身安全和焊机的正常使用，

请务必用铜导线(大于 6mm2)。

将此螺栓可靠接地，或者

风机：对发热器件进

行冷却。向机内吹风。

3、遥控盒

(1)电流显示表：空载时显示焊接电流给定值，焊接时显示实际电流值。

(2)焊接电流调节旋钮；(3)推力电流/衰减时间调节旋钮

(4)插座 1：接遥控电缆。

(5)插座 2：接焊枪控制电缆。控制电缆上应有插头，电缆中的两条控制

线分别焊在插头中的“1”、“2”号脚上。

五、ZX7Ⅲ系列氩弧焊机工作方式

1、ST（G）型焊机的氩弧焊工作方式

ST（G）型焊电机有划擦引弧无衰减收弧、划擦引弧有衰减收弧(或高

频引弧方式)两种方式。两种工作方式间的切换：

(1) 无衰减收弧工作方式转换为有衰减收弧方式(或高频引弧方式)

将手弧焊/氩弧焊转换开关拨到“氩弧焊”位置，按下焊枪开关，再

松开，焊机空载电压消失，即表示进入有衰减收弧方式。

(2) 有衰减收弧方式(或高频引弧方式)转换为无衰减收弧工作方式

将手弧焊/氩弧焊转换开关拨到“手弧焊”位置后，再将此开关拨回“氩

弧焊” 位置即可。

2、无衰减划擦引弧工作方式：

备注：该方式为常通气工作状态，一般用于氩弧焊枪无开关的场合。

3、高频（划擦）引弧工作方式

工作程序如下

§4－3 ZX7 系列手工/氩弧焊机的维修

一、ZX7 系列常见故障现象、故障原因及排除方法。

43

44

№ 现象 原因 措施

1

开机后，指示灯

不亮，弧焊电源

不工作，风机不

转。

1、 电源缺相

2、 机内保险管（2A）断

3、 断线

4、 电源变压器坏

5、 空气开关坏

6、 风机坏

①检查电源

②检查风机、电源变压器、

控制板、空气开关、轴流

风机是否完好

③检查连线

2

在正常工作时，

后面板上空气

开关跳闸

1、 IGBT 模块、三相整流模块、

输出二极管模块、压敏电阻其它

器件可能损坏

2、 驱动板损坏

3、 线间短路

①检查更换

②IGBT 损坏时，检查驱动板

上的 12Ω、5.1Ω电阻、

SR160 是否损坏

3 焊接电流不稳

1、 缺相

2、 前面板上的各电位器、开关、

遥控线、遥控盒上的电位器可能

损坏，连线接触不良

3、 主控板损坏

4、 地线接触不良

5、 把线破损

1、 检查电源

2、 检查更换

4 焊接电流不可

调，太大或太小

1、 机内断线、分流器断线

2、 遥控线断线

3、 IGBT 断路

4、 驱动板坏

5、 电位器坏或断线

6、 主控板损坏

7、 前面板开关损坏

8、 20040 模块坏

9、 换流电感烧

10、 谐振电容失效

检查更换

5

氩弧焊不工作、

无高频

1、 焊枪开关坏或断线

2、 遥控线断

3、 机内钨极间隙太大

4、 高漏抗变压器坏

5、 高频引弧板坏

6、 高频回路线断

7、 主控板损坏

8、 20040 坏

9、 机架电容板坏

检查更换

45

10、 S/T 纽子开关坏

6 烧钨极

1、 极性接反，焊枪应接负极

2、 无氩气

3、 钨极直径太细，电流大

检查并维修

7 无氩气

1、 电磁阀弹簧被卡住或进气口堵

住

2、 主控板损坏（控制不通）

3、 电磁阀断线

4、 电磁阀线圈坏

5、 电源变压器坏（AC36V）

6、 氩弧焊枪坏漏气

7、 氩气表坏

检查并维修

8 常通气

1、 电磁阀被异物顶住常通

2、 主控板损坏（控制常通）

3、 从手弧焊第一次切换到氩弧焊

后未按焊枪开关、

检查并维修

9 TIG 焊无衰减

1、 衰减电位器坏

2、 主控板坏

3、 衰减连线断

4、 遥控线、遥控盒上的电位器，

连线断

检查并维修

10 断弧，起弧困难

1 、推力太小

2 、起弧电流小

3 、焊条粗，焊接电流太小

4、 电缆太长或太细

5 、输入电压过低

6、 给定电流小

7、输入电容 20UF 失效

调整焊接规范

11 显示不正常

1、 主控板坏

2、 显示板坏

3、 A/V 纽子开关坏

4、 电源变压器坏

5、 保险管坏

6、 缺相

检查更换

12

轴流风机坏

1、 堵转

2、 缺相

3、 风机绕组坏

4 、启动电容坏

检查更换

46

13 无空载电压

1、 二极管 20040 坏

2、 主控板坏

3、 手弧/氩弧纽子开关坏

4、 数显表坏

5、 电源变压器坏、保险管坏

6、 A/V 纽子开关坏

检查更换

14 近控工作，遥控

不工作

1、 遥控线断

2、 遥/近控纽子开关坏

3、 遥控盒电位器坏

4、 P20 插头接触不良

检查更换

15 故障灯亮

1、 机内温度过高

2、 温度继电器坏、连线断

3、 主控板坏

4、 负载持续率过高

检查更换

16 手工焊工作

TIG 焊不工作

1、 主控板坏

2、 隔离变压器坏

3、 电源变压器坏

4、 氩弧焊控制开关线断

检查更换

17

空气开关跳闸

1、 IGBT 坏

2、 空气开关坏

3、 压敏电阻坏

4、 轴流风机烧

5、 三相整流模块坏

6、 主变压器原副边短路

检查更换

18

IGBT 模块坏

1 、热损坏（破坏软开关条件）

1．1 过载输出

1．2 电流互感板坏或插反

1．3 阻容吸收板电容坏

1．4 谐振电容失效

1．5 谐振电感短路

1．6 换流电感坏

2、 过压损坏

2．1 关断时，尖峰电压过高

2．2 电网电压波动太大

3、 过流损坏 控制板坏或断线

4、 散热不良：

4．1散热器螺栓压接不紧

4．2 导热硅脂未涂

检查更换

47

二、维修要点（以 ZX7-400STGⅢ为例说明）： 1、2003.8 以前的机器，将与电流反馈电感装在一起的电压反馈磁环去掉；

主控板标记为 ZX7-400STGⅢ 2002.10 的主板，将插座 A2 上面穿过整

流桥 B2、B3 间两条细的敷铜皮，在 B2、B3 下割断。

故障现象：有时起弧时电流远大于给定，恢复很慢；焊接时电流突变（变

大）。

2、电流预置不可调，随机显示一较大数值

（1）电流给定电位器、遥近控开关是否正常。（A1(2)对 A1(8)电压，1～

9V 变化，则正常）

（2）电流反馈放大器调零：调节 W7 使 U12(7)对 A4(1)为 0±2mV （3）二极管 V14(4148)阴极对 A4(1)（地）的电压：≤2V 或者≥10V,

否则 R26 两端并联一 510K(300K)电阻。 3、主控板标记为“ZX7-400STGⅢ 2002.10 ”的主板，TIG 焊划擦起弧正

常，高频有火花不能起弧：则 R103 两端并联一个 3K 电阻，R81 两端

并联一个 510K 电阻，U24(1)(2)两脚间接一个 1μF 的电容。 4、焊把线小于 50 米，推力电位器调节在 1～7（8），如果调至最大，推

力反而出不来。焊把线 50 米以上，推力电位器调节在 7（8）～10。、

二次加长线焊机：焊把线太长时，因推力出不来，使电弧不稳飘移，

断弧，可将拐点提高：R34 两端并联一 30K 电阻（红壳机 R144 两端

并联一 30K 电阻）。

5、焊接电流小于电流给定较多（20A）,电弧不稳；小电流焊接时正常。

（1）380V AC 供电是否缺相 、电压是否正常。(DC：大于 500V) （2）焊把线、地线是否太长，接触是否良好，其上压降是否太高（15V）

若焊接时焊机输出电压 42V 上下，则焊机工作正常。 6、手弧焊只有火花，不能起弧。 （1）控制板插座是否正确，主回路器件是否完好，接线是否正确。 （2）主控板 A5(3) 、A5(4)间电压，空载为 0，焊机输出短接，大于 4V

则驱动板有故障；小于 1V 则主控板有故障。 （3）驱动板 U1(13)对插座 P1(3)的电压应大于 5.3V，若小于 5V,检查

R11(10K)，R10(5.1K)，R9(750)。 7、主控板整定： （1）电流给定电位器调至最大，调节 W4 使显示 400A（315；500）。

（2）电流给定电位器调至最小，调节 W8（红壳机 W7）使显示 20A。 （3）电流反馈放大器调零：调节 W7 使 U12(7)对 A4(1)为 0±2mV。

48

红壳机调节 W8 使 U12(7)对 A5(6)为 0±2mV

（4）电流给定 200,推力、引弧调至最小，置于 TIG 状态，将焊机输出

短接，调节 W6，使分流器输出信号 50 mV(315 和 400),30

mV(500)；调节 W5 使显示 200。 标号为“ZX7-400STGⅢ 2002.10 ”的主板,去掉 R33（红壳）, R39（篮壳）；52 mV――315，400；31.5 mV—500。

8、ZX7 产品改进（以 400STG 为例）

主控板标记：ZX7-400STGⅢ 2004.4，主控板上 A3 插座已装焊，且有

一磁环。可方便的将 A3(2)、A3(3) 连在一起，实现 S切换到 TIG，

但 TIG 无空载电压。

三、小结：

以上是基本故障的统计，我们可以通过对原理的分析来判断问题，如

无空载电压，我们可以先测量实际输出是否有空载，如果有，说明显示部

分有问题，这时可以检查数显表、A/V 显示切换开关、及其连线。如果没有，

可以先测量变压器 36V 有无，再来判断主控板的倍压电路，在这个问题里，

主回路也会影响空载电压的有无，二次整流模块 20040 击穿短路会将造成

无空载，所以在检查时应测量 20040 的好坏。

大致上故障可分为以下几种：

1、焊机中起辅助功能的器件，如经常需要调节的电位器、开关、风机、

电磁阀等，这些器件可能在长时间的使用中器件老化，或者在强大

外力作用下造成接触不良或者损坏，导致功能调节失灵。

2、连线接触不良、断线：包括外部与内部连线，外部一次线接触不良

造成的缺相，二次线的接触不良造成焊接电流不稳，绝缘层破损造

成的焊接故障；内部连线接触不良造成的故障会更多一些，需要根

据实际情况来判断。

3、主回路器件：三相整流模块、IGBT、20040、压敏电阻、空气开关，

这些器件损坏对焊机会造成致命性损伤，造成空气开关跳闸。

4、控制电路的损坏:主控板是焊机的核心部分，当这部分出现故障时，

许多功能将无法实现；驱动板是控制逆变器的部件，驱动板的损坏

大部分是由 IGBT 损坏造成的。

5、焊接辅具：氩弧焊枪焊枪开关线、焊枪气管、气表的损坏对焊接也

会造成影响，甚至无法焊接。

四、主回路电路图

49

第五章 NBC系列CO2气体保护焊

§5－1 CO2气体保护焊的特点及基本工作原理

一、CO2气体保护焊的特点

CO2气体保护焊是使用活性气体CO2作为保护气体的熔化极气体保护焊

方法，和其他焊接方法相比，其特点和优点主要有以下几点：

1、节省能源，焊接成本低。生产效率比焊条电弧焊高 1～3 倍。 2、焊接变形小，采用短路过渡形式时，可用于立焊、仰焊、全位置焊接。 3、对油和锈的敏感性很低，电弧可见性好，操作简单，容易掌握。 二、CO2气体保护焊对电源特性的要求

1、电源的外特性：由于CO2 电弧的静特性是上升的，所以平特性电

源和降特性都可以满足电源---电弧稳定条件。一般都采用等速送丝机与平

特性电源。

2、电源的动特性：在短路过渡焊接时有较好的动态品质是指：一是要

有足够大的短路电流上升速度、短路电流峰值、焊接电压恢复速度，二是

焊丝成分及直径不同时，短路电流增长速度可以自行调节。

三、CO2 气保焊的气孔。 CO2电弧焊时，由于熔池表面没有熔渣盖覆，CO2气流又有较强的冷却

作用，因而熔池金属凝固比较快，但其中气体来不及逸出时，就容易在焊

缝中产生气孔。可能产生的气孔主要有 3 种：一氧化碳气孔、氢气孔和氮

气孔。 1、一氧化碳气孔：产生 CO 气孔的原因，主要是熔池中的 FeO 和 C 发

生还原反应：如果焊丝中含有足够的脱氧元素 Si 和 Mn，以及限制焊丝中

的含碳量，就可以抑制上述的还原反应，有效地防止 CO 气孔的产生。 2、氢气孔：如果熔池在高温时溶入了大量氢气，在结晶过程中又不能充

分排出，则留在焊缝金属中形成气孔。电弧区的氢主要来自焊丝、工件表

面的油污及铁锈，以及CO2气体中所含的水分。所以，焊前要适当清除工

件和焊丝表面的油污及铁锈，尽可能使用含水分低的CO2气体。CO2气体中

的水分常常是引起氢气孔的主要原因。 3、氮气孔：来源：一是空气侵入焊接区；二是CO2气体不纯。产生氮

气孔的原因是保护气层遭到破坏，大量空气侵入焊区所致。造成保护气层

50

失效的因素有：过小的CO2气体流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工

件的距离过大，以及焊接场地有侧向风等。因此，适当增加CO2保护气体

流量，保证气路畅通和气层的稳定、可靠，是防止焊缝中氮气孔的关键。 另外，工艺因素对气孔的产生也有影响。电弧电压越高，空气侵入的

可能性越大，就越可能产生气孔。焊接速度主要影响熔池的结晶速度。焊

接速度慢，熔池结晶也慢，气体容易逸出；焊接速度快，熔池结晶快，则

气体不易排出，易产生气孔。 四、 CO2焊的电弧电压对焊接过程的影响。

电弧电压是指从导电嘴到工件之间的电压，通常在标准焊机配置的情

况下（输出电缆长度为 3m 或 5m）焊机输出电压和电弧电压的大小很接近，

两者之间差值不到 1V。一般就把焊机输出电压当成电弧电压。 电弧电压是一个主要的工艺参数，其大小将影响焊接过程的稳定性、

熔滴过渡特点、焊缝成形和焊接飞溅等。 短路过渡时弧长较短，并具有均匀密集的短路小桥破断的爆炸声。随

着电弧电压的增加，弧长增加，这时短路小桥破断的爆炸声不规则，同时

飞溅明显增加；若进一步增加电弧电压，一直可以达到无短路过程。相反，

随着电弧电压的降低，弧长变短，出现较强的短路小桥破断的爆炸声，进

而还可以引起焊丝与熔池的固体短路。 短路过渡时焊接电流一般在 200A 以下，这时，对应于某一焊接电流，

合适的电弧电压范围较窄，其变化范围一般仅为 2－3V，电弧电压与焊接

电流之间的关系可以以下式表示：U=0.04I+16±2 细丝的电弧电压与焊接电流的匹配关系如图 5－1 所示。立焊和仰焊时

的电弧电压都比平焊时低些。这是由于在较低的电弧电压下，当熔滴形成

较小尺寸时就可与熔池短路，从而避免了熔滴的飘摆，保证了短路过渡的

可靠性。

51

图 5－1

当焊接电流在 200A 以上时，即使采用较小的电弧电压，也难以获得

稳定的短路过程，这时的电弧电压往往较高。电弧电压与焊接电流之间的

关系可用下式表示： U=0.04I+20±2 这时基本上不发生短路，飞溅较小且电弧稳定，成为带有偏熔特点的

射滴过渡形式。 如果焊接电缆需要加长时，焊接电源的输出电压值需相应增加。 电弧电压对焊缝成形的影响十分明显。如图 5－2 所示，不论是小电流

（短路过渡区）还是大电流（射滴过渡区）时，焊缝成形的规律大致相同。

通常电弧电压高时熔深变浅，熔宽明显增加，余高减小，焊缝表面平坦。

相反，电弧电压低时，熔深变大，焊缝表面变得窄而高。

图 5－2

五、药芯焊丝CO2气体保护焊

CO2气体作为焊接保护气体有着突出的优点：它能良好地对焊接熔池

起保护作用，在CO2气体中燃烧的电弧热效率高，因而焊丝熔化速度快，

母材熔深大，生产率高。但CO2焊又有其固有的缺点：焊接飞溅大、焊缝

成形差。药芯焊丝CO2焊采用气－渣联合保护的焊接方法克服了CO2气体保

护焊的缺点，它有以下一些优点; 由于药芯成分改变了纯CO2电弧气氛的物理、化学性质，因而飞溅小，

且飞溅颗粒细，容易清除。又因熔池表面覆盖有熔渣，所以焊缝成形类似

焊条电弧焊，比用纯CO2时美观。 与焊条电弧焊相比，由于CO2电弧的热效率高，加上焊接电流密度比焊

条电弧焊大（可达 100A/mm2），所以焊丝熔化快，生产率可为焊条电弧焊

的 3－5 倍。又由于熔深大，焊接坡口可以比焊条电弧焊时小，钝边高度则

可以增大。在焊接角焊缝时药芯焊丝CO2焊的熔深可比焊条电弧焊大 50％

52

左右，这既节省了填充金属的使用量，又可提高焊接速度。 调整粉剂的成分就可焊接不同的钢种，而不像冶炼实芯焊丝那样复杂。

在堆焊研究试验和生产中尤其方便。 由于焊接熔池受到CO2气体和熔渣方面的保护，所以抗气孔能力比实

芯焊丝CO2电弧焊强。 §5－2 奥太NBC系列CO2气体保护焊机

一、奥太NBC系列CO2气体保护焊机简介

奥太NBC系列（IGBT）焊机为半自动焊机，继承了CO2的诸多优点，是一

种新型高效节能直流焊接电源。该焊机适用于Φ0.8～Φ1.6mm直径的实心

及药芯焊丝。

目前，NBC 系列焊机电流规格有 250、350、500、630，有 NBC-Ⅱ（通

用）、NBC-Ⅲ（数字化）、NBC-C（加长线）、NBC-B（100%负载持续率）、

NBC-X（具有手弧焊）、NBC-Z(管道自动焊) 、NBC-205Y（一体化）等系

列。 二、奥太NBC系列CO2气体保护焊机的输出特性

U(V) - 80 -

60 -

40 -

20 - 0

U2=14+0.05I2

I(A)

三、功能介绍（以 NBC-Ⅱ为例）

1、焊机前面板：NBC-Ⅱ系列焊机前面板如图所示：

（1）电感调节旋钮：可改变焊接稳定性、

熔深和飞溅量。

（2） 焊接电缆接线端子（＋）：接送丝机

焊接电缆，采用直流反接。

（3）状态选择开关：气检位置：电磁阀开启，

可检查 CO2 气体流量；丝检位置：与按下

焊枪开关相同，正常位置：焊机处于正常

工作状态。

53

（4）控制方式选择开关：非自锁位置：按下焊枪开关可正常焊接，松开开

关即停止焊接，适合于短焊缝焊接；：自锁位置：按下焊枪开关，引弧

成功后，可松开开关正常施焊，再次按下焊枪开关，则转入前面板旋

钮设定的较小的收弧规范，松开开关停止焊接，适合于长焊缝焊接。

2、 焊机后面板：如图所示：

加热电源输出插座

(1)、加热电源输出插座（AC36V）：

接 CO2 气体调节器的加热线圈。

3、 控制器：该控制器装在送丝机上，面板如图所示。

(1)电流调节旋钮：用于调节焊接电流。

(2) 手动送丝按钮：用于快速送丝。

(3) 电压调节旋钮：用于调节焊接电压。

四、设备安装和使用

图 5－8 工作接线图

本焊机体积小，重量轻，易于搬运，可随焊工流动作业。如能自

54

备小车，则移动更加方便。放置焊机的位置只要保证地面平坦即可。

NBC-Ⅱ系列焊机外部电气连接如图 5－8所示。

§5－3 CO2气体保护焊机的焊枪 一、气冷、水冷焊枪

焊枪是焊机工作的主要部件， 采用气冷或水冷焊枪取决于焊接电流大

小以及保护气体。半自动CO2焊机在断续负载情况下电流达 600A仍可使用气

冷焊枪；若采用Ar或N2作保护气体，200A以下可以使用气冷枪电流，超过

200A须采用水冷焊枪。

二、焊枪接口：常见的有松下、欧式接口等，详见图 5－9。

图 5－9 焊枪接口图

三、焊枪分类

1、拉丝式焊枪

拉丝式焊枪主要用于细焊丝

(焊丝直径为 0.4—0.8mm),其结构如

图 2 所示,其零件明细表见表 2 所示。

与推丝焊枪一样，它也具有送电，送

气和送丝的功能，但是结构形式有很

55

大差别，拉丝式焊枪除送电和送气是从外部输入外，送丝部分都安装在枪

体上。送丝部分包括微电机，减速器，送丝轮和焊丝盘等。还有的厂家把

电磁气阀也安装在枪体上。这样一来，必然使枪体过重，不便操作。为此

焊枪的设计原则是应尽量减轻枪体重量和增强其灵活性。从实际应用的拉

丝焊枪来看，其结构特点为：1）一般均做成手枪式。2）结构紧凑，组成

部件小。3）引入焊枪的管线小，焊接电缆较细，尤其是其中没有送丝软管，

所以管线柔软，操作灵活，在配用不同长度电缆时，活动半径可延伸至 10

米甚至更远的距离。

由于拉丝枪只用于细丝，焊接电流都较小，所以这时不需要水冷。

图 2

56

表 2 拉丝焊枪零件明细表

序号 名称 序号 名称 序号 名称

1

2

3

4

5

6

枪筒总成

减速器总成

压臂组件

电机总成

枪壳

焊丝盘

7

8

9

10

11

丝盘轴

护板组件

导电板

镙盖

电缆

12

13

14

15

16

17

胶套

开关

螺钉、螺母

透明罩

自攻螺钉

2、推丝送丝机的焊枪

1）推丝式焊枪有两种形式，一

种是鹅颈式焊枪，另一种是手把式焊

枪。

平焊缝宜采用鹅颈式焊枪，手枪

式焊枪送丝阻力较小，但焊枪中心不

位于手把部分，操用时不够灵活。而

鹅颈式焊枪，重心在手把部分，操作

比较灵活，但鹅颈弯曲也有较大影响，通常鹅颈弯曲角度为 35°-65°，角度

太小时操作不便，而角度太大时，送丝阻力增大。

2）根据冷却方式不同，焊枪又分为空冷式和水冷式。二氧化碳焊枪多

用空冷式，而 MIG/MAG 焊枪小电流时用空冷，大电流时用水冷。

空冷鹅颈式焊枪结构如图 1 所示。图中示出焊枪部分，软管和与送丝

机的连接器。焊枪长度约为 340mm，鹅颈部分的曲率半径为R130，鹅颈弯

角为 55°。连接器包含三个通道，一为送丝通道，二为送丝管，三为二芯控

57

制线。零件明细表见表 1 所示。这里应注意，焊枪外露部分除喷嘴为金属

外，其余均为绝缘材料。而喷嘴也由于与绝缘套相连而不带电。这样一来

就能可靠的防止焊枪与工作接触时打火。

3）按额定电流分：160A，200A，250A，350A，400A，500A，600A。

2

1

5

1a

876

3

4

9

图 1 表 1 鹅颈式焊枪及电缆零件明细表

序号 名称 规格 序号 名称 规格

1a

1

2

3

4

5

6

7

8

9

锥喷嘴

直喷嘴

导电嘴

分布器

绝缘体

枪颈

密封圈

前接头

前枪壳

前胶套

10

11

12

13

14

15

16

17

18

开关

扳机

后胶套

控制线插头

接头锁母

进气接头

后枪壳

后接头

导丝嘴

水冷鹅颈式焊枪的组成类似于空冷焊枪，不同的是水冷焊枪的枪体部分

58

通有循环冷却水，所以它除有前面各部分之外，还应有进水管与回水管。

不过往往将焊接电缆放置在进水管内，这样可以加强电缆的冷却和减少电

缆断面尺寸。

四、焊枪配件（推丝式送丝机焊枪配件）：

1、送丝软管：见右图 5－12

a. 钢丝绕制

不同焊丝直径的软管内径不同。

b. 聚四氟乙烯、尼龙、特氟龙制成。

规格：Φ0.8、Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6。

送丝弹簧管易污染和损坏，应定期

清洗和更换，所以一线式软管中的弹簧

管可以方便地更换。

2、导电嘴：见下图 5－13

规格：Φ0.8、Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6

图 5－13 NBC 焊枪导电嘴图

图 5－11 NBC 焊枪送丝软管图 焊丝直径与送丝管内径的配匹值

焊丝直径/mm 0.8、1.0 1.0、1.4 1.4、2.0 2.0、3.5

送丝软管内孔径/mm 1.5—1.8 1.8—2.2 2.0—3.2 3.0—5.0

3、气筛：见右下图

59

4、喷嘴：

见下图

NBC 焊枪喷嘴图

NBC 焊枪气筛图

五、使用推丝焊枪和拉丝焊枪的注意事项

1、爱护焊枪，不要摔焊枪。

2、更换标准的导电嘴，即焊枪厂家的导电嘴。如果导电嘴不标准，头太细，

孔不光滑，孔大小不合适等，都会严重地影响送丝和焊接效果。

3、枪头要标准，如果更换不标准的枪头，很容易松动，接触不良，发热就

很严重。有时候拉丝焊枪头太长，顶住了送丝轮，使得送丝轮转动不畅，

电机发热严重，容易烧坏电机，磨坏送丝轮。

4、拉丝焊枪的送丝轮与压丝轮都应该是带 V形槽的齿轮。如果送丝轮换成

简易压花轮，再配上光滑的压丝轮，就很容易打滑，容易磨损，从而出

现送丝不稳。

5、导电嘴端头离喷嘴不能太深，否则焊丝干伸长太长，再加上有时为了观

察焊缝而抬高电弧，所以造成电弧不稳，成型不好。标准是焊丝干伸长

应该为焊丝直径的 10 倍左右。

6、不要用力拉扯控制线。为了防止热的工件和焊丝烫坏，控制电缆一般采

用橡套电缆，受力太大容易拉断。

7、应该用工具清理枪头喷嘴的飞溅物，不要直接摔枪头，否则会摔松枪头。

8、调节压丝轮的压力不要太大，否则增加了阻力反而使得送丝不畅，而且

电机消耗功率变太大，易于烧坏。

60

9、拉丝焊枪的电机发热：温升 30°属正常，夏天环境温度加 30°就已经

很烫，如果出现前面所说的情况，电机发热就会太厉害，甚至烧坏。

10、 送丝焊枪的送丝软管：送丝软管的规格与焊枪的规格是对应的，

250A、350A、500A 焊枪的送丝软管是不同的。送丝软管使用不当也会

明显地影响送丝稳定性和焊接效果。

11、 如果焊丝不标准，粗细不均或直径不标准，都会出现送丝不稳或送

丝不畅的现象。

12、 质量不好的导电嘴受热发涨，或者较长时间燃烧，会使得孔变小。

在使用现场曾经发现，送丝不畅的现象，将导电嘴扩孔后问题得到解决。

13、 气冷焊枪的负载持续率一般为 60%，例如：500A 的气冷焊枪连续使

用的电流应该在 350A 以下，否则会发热严重，甚至烧坏。对于使用焊

接电流比较大的客户，应该特定特制的 500A 气冷焊枪，枪头加粗，电

缆加粗。

§5－4 NBC 系列焊机的维修 一、故障统计表

故障现象 故障原因 排除方法

焊接电弧不稳

1 送丝不稳

1） 送丝轮槽磨损或焊丝直径不匹配

2） 送丝轮压力不够

3） 送丝软管堵塞或接头处有硬弯或不

匹配

4） 导电嘴孔径太大或太小

5） 送丝软管弯曲半径小于 400mm

2 三相电源的相间电压不平衡

3 电网电压缺相

4 焊工操作或规范选用不当

5 连接处接触不良

6 二次侧极性接反

7 导电嘴磨损

更换与焊丝直径相匹配的送丝轮

调整压力

清理软管中的尘埃、铁粉更换软管

更换合适孔径的导电嘴

展开送丝软管

检查输入电压加大供电电源容量，不

与其他大功率用电装置共用同一线路

检查输入线、空气开关等部件

正确施焊，重新选用焊接规范

检查各导电连接处是否松动

改变错误接线

更换导电嘴

焊缝产生

气孔

1 工件、焊丝粘有油污或生锈表面不清洁

2 气体成分不纯、含水量大

3 CO2(或 Ar)气体流量太小

清理工件、焊丝上的油污、锈迹

换气

检查气路、气体调配是否合适

61

或凹坑 4 气体保护不好，空气进入焊接区

5 喷嘴上粘有飞溅物，保护气流不畅

6 CO2 气体质量太差

7 喷嘴与焊接处距离太远

8 焊枪漏气

采取保护措施

清除喷嘴上飞溅物，涂抹硅油

采用高纯度 CO2 气体

保持合适的焊丝干伸长进行焊接

更换焊枪

空载电压过低

焊接电压低

1 电网电压过低

2 三相电源缺相

3 主控板坏

4 20040 模块坏

5 谐振电容失效，容量低

避开用电高峰，加大变压器输入

检查并接好

更换

更换

更换

焊丝成蛇行状 1 焊丝干伸长过长

2 焊丝矫直装置调整不合适

保持合适的干伸长

重新调整

送丝电机不转

不送丝

1 送丝机控制电缆断或接触不良

2 控制电路板坏

3 送丝电机坏

4 送丝轮打滑

5 焊丝与导电嘴熔合

6 送丝轮与导电嘴间焊丝卷曲

7 焊枪开关损坏、断线

8 送丝软管堵塞

9 挤丝

检查并修复

更换电路板

更换电机

调整送丝轮压力

更换导电嘴

剪除该段焊丝，重新装焊丝

修复或更换

清理送丝软管

剪断重装焊丝

焊丝与导

电嘴熔合

1 引弧时送丝太慢或规范不好

2 焊丝干伸过长

3 导电嘴磨损

调节焊接规范

保持合适的干伸长

更换导电嘴

喷嘴与工作间

引弧

1 飞溅在喷嘴间堆积

2 喷嘴绝缘层烧损

清理飞溅

更换喷嘴接头

焊接电流、电压

无法调节

1 送丝机控制电缆断或接触不良

2 控制电路板坏

3 焊机内分流器两端导线断

4 主回路断线或接触不良

5 调节电位器坏

6 IGBT 断路

7 副边二极管坏

8 谐振电容坏

9 电流互感板坏

修复或更换送丝机电缆

更换控制板

连接断线

压紧螺丝、连接断线

更换电位器

更换 IGBT

检查

检测

检测

CO2 气体不流出

或无法关断

1 气路堵塞：

1) 减压表冻结、表坏

2) 电磁阀进气口有异物堵塞

接通预热或更换表

清理进气口

62

3) 飞溅物阻塞气嘴

2 电磁阀失灵：

1） 电磁阀被异物顶起常通

2） 阀内弹簧卡住无法吸合

3） 电磁阀断线或电磁阀坏

3 控制板坏

4 气路严重漏气

5 气瓶压力太低

清理喷嘴飞溅物

打开阀清理

打开更换弹簧

检查并处理

更换控制板

更换破损气管

更换气瓶

CO2 气体调节器

不加热

1 加热电缆断或短路

2 气体调节器坏

3 加热电源热敏电阻坏

修复加热电缆

更换调节器

更换热敏电阻

开机后，指示灯

不亮

1 电源缺相

2 空气开关坏

3 保险丝断

4 电源变压器坏

检查电源

更换空气开关

更换保险丝

更换电源变压器

焊接过程中，空

气开关自动断

电

1 长期过载运行

2 空气开关、IGBT、压敏电阻坏

3 三相整流模块坏

4 机内线间短路

按照焊机负载率使用

更换空气开关、IGBT、压敏电阻

更换三相整流模块

检查并处理

显示不正常或

不显示

1 送丝机控制电缆连接不好或断线

2 主控板坏

3 显示板坏

4 保险管坏

5 电源变压器坏

6 船行开关位置错

7 缺相

检查并处理

更换

更换

更换

更换

调整位置

检查并处理

焊枪或电缆过

热

1 焊接电流超过焊枪许用负载持续率

2 冷却水压不足或管道不畅或漏水

3 导电嘴未拧紧

4 回路电缆接触不良

选择合适焊枪

提高水压、疏通关路、修补漏水处

紧固部件

紧固部件

接通焊机电源，

空气开关立即

跳闸

1 空气开关坏

2 压敏电阻损坏

3 三相整流桥坏

4 IGBT 模块坏

5 控制板坏

更换空气开关

更换压敏电阻

更换三相整流桥

更换 IGBT 模块

更换控制板

63

熔深浅、焊缝成

型太高

1 电流太小、电压太低、电感太小

2 焊丝干伸长太长，或导电嘴短。

3 极性接反

4 焊丝太细，焊件太厚

5 控制板坏

适当调整焊接规范

减小干伸长

负极接工件

更换焊丝

更换控制板

焊接过程中快

送丝

1 焊枪开关接触不良

2 误触手动送丝按钮

3 主控板坏

更换

焊接时飞溅大

爆丝、成形差

1 电流、电压的规范不合适

2 焊丝直径是否过粗

3 焊枪角度是否过大

4、是否有磁偏吹

5、保护气体不纯

6、电感调节的太小

7、导电嘴短

8、焊丝干伸长太长

9、工件表面处理不好

10、主控板故障

11、焊机内部连线接触不良(信号反馈线)

合适的焊接规范

调整角度

检查

更换高纯气体

调节电感

采用标准导电嘴（45mm）

减小干伸长

清理干净表面

更换

检查

二、故障分析要点 1、电弧不稳

①不能稳定焊接：输入电源线连接可靠、输出线是否连接可靠正确、

焊接规范、焊枪的导丝管导电嘴异常、气体流量、焊机内部连线是

否连接可靠、主控板。

②焊接时经常出现爆丝现象：输出线是否连接可靠正确、焊机内部连

线是否连接可靠、主控板、电流互感板上采样电阻阻值变大

(NBC-500:6.2Ω/NBC-350:10Ω)。

③间断性断弧: 输出线是否连接可靠正确、焊枪的送丝软管导电嘴异

常、焊机内部连线是否连接可靠(信号反馈线)、主控板。

2、 焊机检修前的检查点：

(1) 焊机前面板各开关位置是否正确，面板元件是否损坏。

(2) 三相电源的线电压是否在 340V～420V 范围内；是否有缺相。

(3) 焊机电源输入电缆的连接是否正确可靠。

(4) 焊机接地线是否正确可靠。

64

(5) 焊接电缆接线是否正确，接触是否良好，电缆是否破损。

(6) 气路是否良好，CO2 气体调节器是否正常。

三、小结：

经过对以往维修记录分析，发现在实际维修时，多以附件出现问题较

多，因为CO2气体保护焊机相对附件较多：送丝机、焊枪、流量计、控制

电缆来共同构成半自动系统，只要我们能够正确分清各个部件的功能，

问题将会迎刃而解。比如：

1、供气问题：我们可以从源头气瓶查起，检查是否有气，看看流量计

压力，气体纯度，检查流量计是否损坏，查看气管是否堵塞或者漏

气，检查电磁阀是否有动作，焊枪是否有漏气的地方，经过对整个

气路的检查，基本上能够解决。

2、送丝问题：送丝问题较为复杂，除了送丝通道，包括：丝盘是否受

阻，送丝轮是否合适，压丝轮压力是否合适，送丝软管是否堵塞、

有硬弯，导电嘴孔径是否太小，是否磨损，焊丝是否弯曲等；还有

控制部分的问题，包括：控制电缆是否接触不良、断线，控制板送

丝电路是否出现问题，焊枪开关是否损坏，送丝电机是否损坏，电

流调节电位器是否损坏等，这些问题对送丝都会产生影响。

65

第六章 MZ 系列埋弧自动焊

§6－1 埋弧焊的特点和基本原理

一、 埋弧焊的特点及应用：

埋弧焊是当今生产效率较高的机械化焊接方法之一，它的全称是埋弧自

动焊，又称焊剂层下自动电弧焊。

埋弧焊的电弧是掩埋在颗粒状焊剂下的，当焊丝和焊件之间引燃电弧，

电弧热使焊件，焊丝和焊剂熔化以至部分蒸发，金属和焊剂的蒸发气体形成

一个气泡，电弧就在气泡内燃烧。气泡的上部被一层烧化的焊剂———熔渣

包围。如图 6－1。

焊丝

焊剂

电弧

熔池

对接 缝母材

图 6－1 埋弧焊焊接示意图

1、埋弧焊的优点：

（1) 生产效率高。一、焊丝导电长度缩短，电流和电流密度提高，熔深

和焊丝熔敷率都大大提高。（一般不开坡口单面一次熔深可达 20mm）

二、由于焊剂和熔渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散失，飞溅

也少，虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大，但总的热效率仍然大大

增加.

（2） 焊缝质量高，熔渣隔绝空气的保护效果好，焊接参数可以通过自动

调节保持稳定，对焊工技术水平要求不高,焊缝成分稳定，机械性能比

较好。

（3） 劳动条件好，除了减轻手工焊操作的劳动强度外，它没有弧光辐射，

这是埋弧焊的独特优点。

（4）适用于长焊缝的焊接。

66

2、埋弧焊的缺点：

（1）埋弧焊依靠颗粒状焊剂堆积形成保护，只适用于水平位置的焊接。

（2）由于埋弧焊剂的成分主要是MnO, SiO2等金属及非金属氧化物，不能

进行铝及钛等氧化性强的金属及其合金的焊接

（3）不能进行小于 1mm 薄板的焊接。

二、埋弧焊的应用：

目前主要用于焊接各种钢板结构。可焊接的钢种包括碳素结构钢，不锈

钢，耐热钢及其复合钢材等。

埋弧焊在造船，锅炉，化工容器，桥梁，起重机械及冶金机械制造业中

应用最为广泛。此外，用埋弧焊堆焊耐磨耐蚀合金或用于焊接镍基金， 铜

合金也是较理想的。

埋弧焊还在不断的发展中，如双丝，三丝埋弧焊，能达到厚板一次成形。

此外还有带极埋弧焊、多带极埋弧焊等等。

三、埋弧焊用的焊剂和焊丝

埋弧焊用的焊丝，应根据所焊钢材的类别及对焊接接头性能的要求加以

选择，并与适当的焊剂配合使用。

1、焊剂的作用及对焊剂的要求

焊剂的作用与焊条药皮有相似之处，埋弧焊焊接过程中，熔化的焊剂产

生气和渣，有效的保护了电弧和熔池，并防止焊缝金属的氧化，氮化和合金

元素的蒸发与烧损，使焊接过程稳定。焊剂还有脱氧和渗合金的作用。与焊

丝配合使用，使焊缝金属获得所需要的化学成分和机械性能。

2、焊剂的分类和常用焊剂

埋弧焊用焊剂主要按制造方法和化学成分来分：按制造方法分有熔炼焊

剂和非熔炼焊剂，非熔炼焊剂又分为粘结焊剂（陶质焊剂）和烧结焊剂，按

化学成分分有无锰焊剂，低锰焊剂，中锰焊剂和高锰焊剂。也有按构造分为

玻璃状焊剂和浮石状焊剂；按化学特性分为酸性和碱性焊剂；按用途分为低

碳钢，低合金钢和合金钢焊剂等。

所谓熔炼焊剂，是将配方配制好的原材料进行加热熔化，熔化方式可用

火焰或电弧加热，一般加热温度达 1500～1600℃。

一般焊剂在使用前必须在 250℃下烘干，并保温 1～2h。焊剂 172 和焊

剂 173 易吸潮，应注意保管。限用直流焊的焊剂使用前必须经 300～400℃

烘干，保温 2h，烘干后立即使用。

3、焊丝

67

埋弧焊用焊丝与手工电弧焊焊条钢芯同属一个国家标准，即焊接用钢

丝。不同牌号焊丝应分类妥善包管，不能混用。焊前应对焊丝仔细清理，祛

除铁锈和油污等杂质，防止焊接时产生气孔等缺陷。

4、焊剂和焊丝的选配

欲获得高质量的埋弧焊焊接接头，正确选用焊剂是十分重要的。低碳钢

的焊接可选用高锰高硅型焊剂，配合H08MnA焊丝，或选用低锰.无锰型焊剂

配 H08MnA.H10Mn2焊丝。低合金高强度钢的焊接可选用中锰中硅或低锰中

硅型焊剂配合适当低合金高强度钢焊丝。对于耐热钢.低锰钢.耐蚀钢的焊接

可选用中硅或低硅型焊剂配合相应的合金钢焊丝。铁素体.奥氏体等高合金

钢，一般选用碱度较高的熔炼焊剂或烧结. 粘结焊剂，以降低合金元素。埋

弧焊用的焊丝，应根据所焊钢材的类别及对焊接接头性能的要求加以选择，

并与适当的焊剂配合使用。低碳钢和低合金高强度钢焊接应选择与钢材强度

相匹配的焊丝；耐热钢和不锈钢的焊接应选择与钢材成分相近的焊丝，不同

钢种焊接用的焊剂与焊丝配用不同。

四、埋弧焊机分类

1、按用途分为通用焊机和专用焊机

前者可广泛用于各种结构的对接、角接、环缝和纵缝等焊接生产；后者

则只能用来焊接某些特定的金属结构或焊缝，例如埋弧自动角焊机，T形梁

焊机，埋弧堆焊机等。

2、按送丝方式分为等速送丝式和电弧电压调节式焊机（变速送丝式）

前者适用于细焊丝或高电流密度的情况；后者适用于粗焊丝或低电流密

度的情况。

3、按行走机构形式分为小车式、门架式、悬臂式三种

通用埋弧自动焊机大都采用小车式行走机构，适用于焊接各种平板对

接、角接及内外环缝。 门架行走机构适用于某些大型结构的平板对接、角

接焊缝。悬臂式焊机适用于大型工字梁、化工容器、锅炉等圆筒、圆球形结

构的纵缝和环缝焊接。

4、按焊丝（电极或电弧）数量分为单丝、双丝和多丝焊机

采用直流电源时一般采用直流反极性，以获得较大熔深。

五、埋弧焊工艺和常见缺陷及其防止措施

1、焊前的准备

埋弧焊在焊接前必须做好准备工作，包括厚焊件的坡口加工、焊接部位

表面锈蚀、油污、氧化皮、水分等的清理及焊件的装配必须间隙均匀、高低

68

平整不错边等，对这些工作必须重视，不然会影响焊缝质量。

埋弧焊使用焊接电流大，一般板厚小于 14mm 的钢板可不开坡口；当焊

件为 14～22mm 时，一般开“V”形坡口；厚度为 22～50mm 时开“X”形坡口；

一些要求较高的焊件的重要焊缝，如锅炉气包等压力容器，一般多开“U”

形坡口，以保证焊缝的根部的焊透和无夹渣等缺陷。在“V”、“X”形坡口

中，坡口角度一般为 50º～60º，以利于提高焊接质量和生产率。

2、埋弧焊的焊接工艺

（1）平板对接焊缝

平板对接焊缝普遍采用双面焊接。双面对接焊的主要问题是在进行第一

面焊接时要保证一定的熔深，又要防止熔化金属的流溢和烧穿。因此，在焊

接时应采取必要的工艺措施保证焊接过程的稳定。常用的措施有不用衬托的

悬空焊接、采用焊剂垫和临时工艺垫板等几种。 a 悬空焊接法：不用衬托的悬空焊接方法不需要任何辅助设备和装置。 b 焊剂垫法：其结构原理图如下图 6－2 所示。 该法要求下面的焊剂在

焊缝全长都与焊件贴合，并且压力均匀，因为过松时会引起漏渣和液态金属

下淌，严重时会引起烧穿。对重要产品在第二面焊接前，需对焊缝进行根部

清理，此时焊接规范可稍小。

图 6－2 焊剂垫结构原理图

c 临时工艺垫板法

用临时工艺垫板进行双面焊的第一面焊接时，一般都要求接头处留有一

定宽度的间隙，以保证细粒焊剂能进入并填满，临时工艺衬垫的作用是托住

填入间隙的焊剂。在焊接直缝时，垫板常用厚度为 3～4mm、宽为 30～50mm

的薄带钢，也可采用石棉绳或石棉板作承托物,如下图 6-3 所示。

a )薄钢带垫 b)石棉绳垫 c)石棉板垫

69

图 6－3 临时工艺垫板图

对无法使用衬垫进行埋弧焊的对接焊缝，也可先行手工焊封底后再焊。

这类焊缝接头可根据板厚情况采用不开坡口单面焊或单面坡口双面焊。一般

厚板手工封底焊的坡口形式为“V”形，保证封底厚度大于 8mm。 （2） 角接焊缝 角接焊缝主要出现在丁字接头和搭接接头中，角接焊可采用船形焊和斜

角焊二种形式。 船形焊时由于焊丝为垂直状态，熔池处于水平位置，容易保证焊缝质量。

但当焊缝间隙大于 1.5mm 后，则易产生焊穿或流溢熔池金属的现象，故船

形焊要求严格装配质量。在选定焊接规范时，电弧电压不宜过高，以免产生

咬边。 斜角焊是由于焊件太大不易翻转或由于别的原因，焊件不能在船形位置

进行焊接时，才采用焊丝倾斜的斜角焊接。这种工艺在造船工业中应用较广。

其优点是对间隙的敏感性小，即间隙过大，也不致于产生流渣或熔池金属流

溢现象。缺点是对焊接规范的要求比较严格，在焊接的时候，焊缝容易出现

咬边等缺陷。

§6－2 奥太牌 MZ 系列焊机

一、 奥太 MZ 系列逆变式直流弧焊焊机的特点 奥太 MZ 系列弧焊焊机是一种新型高效节能直流埋弧焊接电源，包括

MZ-630、MZ-1000、MZ-1250 的 MZ 系列下降特性焊机和 MZ—Ⅱ型下降特

性/平特性焊机等多种规格，可用于焊接碳素结构钢、不锈钢、耐热钢及复

合钢等材料，在造船、锅炉、化工容器、桥梁、起重机械及冶金机械制造等

各行业中应用广泛。 该系列逆变式埋弧焊电源具有理想的静外特性及良好的动态特性，控制

功能完备，其主要特点如下： ◆ 焊机采用 IGBT 逆变技术，保证了焊接电流在电网电压波动及电弧长度

变化的情况下高度平稳，电弧自调节能力强； ◆ 设有起弧电流调节功能，可根据焊接工艺要求调节起弧电流大小，极大

地提高了引弧成功率； ◆设有推力电流调节功能，保证了焊缝成形，方便了熔深调节，使弧焊电

源对焊接工艺的适应性更强；

70

◆兼容手弧焊功能，可用于碳弧气刨及手工电弧焊等； ◆电流调节范围宽，最小电流为 60A； ◆ 重量轻，体积小，便于移动； ◆ 高效率，高功率因数，是一种高效节能设备。 二、MZ 系列型号编制 MZ 系列埋弧焊机型号编制

M Z - ×××

额定焊接电流

自动焊

埋弧焊电源

三、MZ 系列下降特性焊机参数：

表 6－1 MZ 系列下降特性焊机参数表

名 称 MZ-630 MZ-800 MZ-1000 MZ-1250

电源电压/频率 三相 380V±10%/50HZ

额定输出功率 27KW 35KW 44KW 55KW

额定输入电流 52A 66A 83A 105A

额定负载持续率 100%

电流调整范围 60-630A 60-800A 60-1000A 60-1250A

输出空载电压 埋弧焊：90±10V 手弧焊：75±5V

满载效率 92%

满载功率因数 0.88

焊丝直径 2-4mm 2-5mm 2-5mm 2-6mm

四、MZ 系列逆变弧焊机输出特性 1、MZ 系列下降特性逆变弧焊机输出特性

图 6－4 MZ 系列下降特性逆变弧焊机输出特性

71

2、MZ-Ⅱ型焊机介绍

我们公司的 MZ－Ⅰ型埋弧焊机工作在下降特性， MZ-Ⅱ型埋弧焊机兼

容 MZ-Ⅰ型埋弧焊机所有的功能，另外增加了平特性输出。可以进行单丝粗

丝（φ3、φ4、φ5）焊接，还可以进行φ1.6、φ2.0、φ2.4 的单丝单弧

和双丝单弧的焊接，也可以进行薄板的埋弧焊接。

1、MZ 焊机Ⅰ、Ⅱ型焊机外特性曲线如图 6－4：

N

输出电压（V）

90V

20V

0

M

输出电流（A）

u=1 5+0.05I

A

下 降特性 平特 性

N

输出电压（V）

90V

20V

0

M

输出电流（A）

u=20+0 .04I

C

A

B

D

图 6－11 MZ 焊机Ⅰ、Ⅱ型焊机外特性曲线

五、MZ 系列焊机功能介绍

1、MZ 系列焊机前面板(以 MZ-1000 为例)如图 6－5所示：

（1）电源指示灯 灯亮时表示已接入三相 380V 电源；

（2）工作开关 置“1”位， 弧焊电源开始工作；

置“0”位，弧焊电源停止工作；MZ-630 无此开关

（3）推力电流调节旋钮 用于调节推力电流，控

制焊缝熔深，改善焊缝成形。调大后，熔深增加，

余高变小；

（4）起弧电流调节旋钮 用于调节起弧电流，改

变电源起弧性能，使弧焊电源能适应各种焊

接规范的起弧要求；

（5）工作方式选择开关 此开关置“手弧焊”位

置时，可进行手工电弧焊接；置“埋弧焊”位置 图 6－5 MZ 焊机前面板

时，可进行埋弧焊接；

（6）控制方式选择开关 此开关置“近控”位置时，可在弧焊电源控制

面板上调节焊接电流大小；置“遥控”位置时，可在埋弧焊车控制箱上调

节焊接电流大小；

（7）弧焊电源输出正极，接焊车；采用直流反接。

72

（8）控制电缆插座 通过控制电缆连接控制箱，提供控制箱工作电源，

传输弧焊电源与控制箱之间控制信号；

六、MZ 系列焊机的安装

1、本设备不需固定安装，但应放置在干燥通风处。

（1）设备安装时的外部连线如图 6－7所示。

图 6－7 焊机和小车连接示意图

2、 使用前的检查

2.1 不接通电源对弧焊电源进行检查，主要检查项目如下：

（1）弧焊电源的输入电缆连接是否正确可靠；

（2）前面板上的工作方式选择开关和控制方式选择开关是否处于正确的

位置；

（3）输出电缆连接是否正确可靠；

（4）控制电缆连接是否正确可靠；

（5）接地螺栓地线是否连接可靠。

2.2 通电空载检查

（1）合上配电板或配电柜上的电源开关，接通 380V 电源，弧焊电源控制

面板电源指示灯亮；

（2）拨动工作开关置“1”位置时，“工作”指示灯亮，冷却风扇运转。

（3）工作方式选择开关置“手弧焊”时，电压表有空载电压指示，调节

焊接电流旋钮，可改变焊接电流预置值；工作方式选择开关置“埋弧

焊”时，电压表空载电压指示为零；

（4）拨动工作开关置“0”位置时，“工作”指示灯灭，风扇停止运转。

以上步骤全部检查完后，可进行正常试机焊接。

73

3. 正常使用

3.1 作手弧焊使用

用户在使用手弧焊时，可参考表 1的焊接规范。

表 6－2：手弧焊焊接工艺规范（参考）

焊件厚度（mm） ＜1 2 3 4～5 6～12 ≥13

焊条直径（mm） 1.5 2 3.2 3.2～4 4～5 5～6

焊接电流(A) 40 40～50 90～120 90～120 160～250 250～400

3.2 作埋弧焊使用

（1）连接好输入电缆；

（2）接好地线；

（3）将工作方式选择开关置“埋弧焊”位置；

（4）用正极输出电缆将弧焊电源“＋”与焊车相连；

（5）用负极输出电缆将弧焊电源“－”与被焊工件相连；

（6）连接好弧焊电源与控制箱之间的控制电缆；

（7）根据需要选择控制方式，确定“遥控”“近控”；

（8）根据工件确定焊接规范，将起弧电流、推力电流的调节旋钮置适当

位置：一般情况下，推力电流置于 3～6 刻度范围内，起弧电流置于

2～6 刻度范围内；采用细丝或不锈钢焊丝时，推力电流置于 5～10

范围内。

（9）将输入三相电缆接在配电盘或配电柜上的空气开关上，合闸；

（10）根据工艺要求调节焊车控制箱面板上的旋钮，设置适当的规范后即

可施焊。

注意：在更换焊接电缆线及导电嘴时，应关闭电源。

3.3 焊接规范表（仅供参考）

表 6－3 不同直径焊丝适用的焊接电流范围（参考）

焊丝直径(mm) 2 3 4 5 6

电流密度(A/mm2) 63～125 50～85 40～63 35～50 28～42

焊接电流(A) 200～400 350～600 500～800 700～1000 820～1200

七、焊缝成形与规范调节 焊缝成形与焊接规范有着密切的关系，一般具有以下规律： 规范位于恒流区（推力电流为零时），熔深浅，余高大，焊缝窄；

74

规范位于缓降区（推力电流不为零时），熔深大，余高小，焊缝宽； 焊接电流调大时，熔深大，焊缝宽； 推力电流调大时，熔深增加，余高变小； 埋弧焊焊接电压调高时，熔深减小，焊缝变宽，余高变小； 焊炬行走速度调慢时，熔深增加，焊缝变宽；

§6－3 奥太牌 MZC 系列埋弧自动焊车

一、 MZC 系列埋弧自动焊车的用途及特点 MZC 系列埋弧自动焊车与我们公司生产的 MZ 系列逆变式埋弧焊机配套

使用，可实现各种低碳钢、低合金钢、不锈钢及耐热钢等材料的自动焊接。

焊缝形式可以是有坡口或无坡口的对接、搭接和角焊接，焊缝所在平面与水

平面夹角一般小于 15°。该系列小车具有调节灵活、使用方便、性能可靠、

控制技术先进等优点，用户可以根据自己的需求实现良好的焊接效果。该系

列小车也可以根据用户要求与其他埋弧焊机配套使用。

MZC 系列埋弧自动焊车根据配套使用的埋弧焊机可分为单丝、双丝等形

式，用户可根据使用要求选择合适的小车。

图 6－8 小车部件示意图

二、 主要机电参数及性能指标 电机额定电压: DC 110 V

75

送丝速度: 40～450 (cm/min)

焊接速度: 10～150 (cm/min)

机头导电嘴升降距离：70 (mm)

中心立柱升降距离：80 (mm)

中心立柱水平横向移动调节距离：±30（mm）

横梁可伸缩距离：100 (mm)

横梁绕立柱转动角度：≥±90°

机头上抬角度：45°

机头偏转角度：±45°

焊丝直径: Φ1.6～Φ6(mm)

适用电流范围：100～1250A

焊丝盘可容焊丝重量： 闭式 15（kg）开式 25（kg）

焊剂斗可容焊剂容量： 10（L）

小车重量： 50 （K）g

小车体积： 1100×430×（650～730）（mm3）

三、 主要结构及工作原理

水平调节： 立柱水平调整采用丝杆螺母，使拖板导向结构与底座连为

一体，小车水平调整稳定性强，调整平稳灵活；横梁水平移动采用压紧螺丝，

适宜于水平方向粗调。

垂直调节： 立柱升降采用弹压助力升降结构，升降距离为 80mm；焊嘴

升降微调采用主副螺母结构，调节轻便、准确、无间隙，升降距离为 70mm。

将送丝减速箱与悬伸臂设计为一体，质量轻，外形整齐，增加了 小车

在焊接过程中的稳定性。

1、送丝减速箱工作原理

由直流电动机经蜗轮蜗杆齿轮组减速后，带动送丝轮送丝，该减速机构

调速范围宽，稳定性好，可在 40～450cm/min 范围内无级调节。

电机型号：90SZ53 额定功率：P=150（W）

最高转速：N=3000（r/min） 额定电压：DC 110 V

2、行走机构工作原理

行走机构采用微型直流减速电机，速度调整范围宽、体积小、重量轻、

结构紧凑、输出转矩大，焊接速度在 10～150cm/min 范围内可无级调节。

电机型号：J55ZYT54 额定功率：P=29（W）

最高转速：N=3000（r/min） 额定电压：DC 110（V）

76

3、小车绝缘

该小车主体绝缘分为三级：即导轨与车身绝缘、车身与立柱横梁绝缘、

立柱横梁与送丝机头和焊丝盘分别绝缘。另外， 靠模导向轴承与车身绝缘，

焊剂导向漏斗以及焊缝跟踪指示针与焊枪和工件绝缘

四、 控制箱功能说明

1、面板功能说明

图 6－9 控制箱前面板图

◆数显表（SB1）：显示预置焊接电流或实际焊接电流（A）

◆数显表（SB2）: 显示预置焊接电压或实际焊接电压(V)

◆数显表（SB3）: 显示预置焊接速度或实际焊接速度(cm/min)

◆电流调节旋钮（KW1）: 调节焊接电流

◆电压调节旋钮（KW2）: 调节焊接电压

◆焊接速度调节旋钮（KW3）: 调节焊接速度

◆焊接按钮（K1）: 电源通电后按此按钮系统开始工作

◆停止按钮（K2）: 系统工作情况下按此按钮，系统停止工作

◆电源开关（K3）: 焊车控制箱的通电与断电

◆行走开关（K4）: 控制焊车的行走方向

◆送/退丝开关（K5）: 控制焊丝的下送与上退

◆方式选择开关（K6）: 焊车手动/自动手柄置于“自动”位置时，开关

K6 扳到“试车”，焊车应该行走,其速度可由焊接速度旋钮 KW3 调节；

扳动行走开关 K4，行走方向可发生变化。

把开关 K6 扳到“手动”，焊车手动/自动手柄置于“手动”位置，

离合器脱开，焊车可以用手推动。

把开关 K6 扳到“焊接”，焊车手动/自动手柄置于“自动”位置，

扳动行走开关 K4，选择好合适的方向，按下焊接按钮，可进行正常焊

接。注意：当焊车行走时不可扳动行走开关 K4。

2、侧面板功能说明，见图 6－10

77

◆强制送丝开关 K7：

K8 焊接过程中当焊丝与工件短接时，

送/退丝开关 K5（图 6－9）送丝无效， K7

此时按下开关 K7，同时拨动开关 K5 平特性 至送丝位置，可以强制送丝，

便于剪断焊丝或者进行其他处理。 下降特性

◆平特性/下降特性转换开关 K8：

用于系统平特性/下降特性的转换。

五、 焊接操作 图 6－10 小车侧面板示意图

焊机送电，检查一切正常。将焊机的手弧焊/埋弧焊开关置于“埋弧

焊”位置 。遥/近控方式开关置于“遥控”位置（II 型埋弧焊机无此开关）。

配Ⅱ型埋弧焊机的焊车打开焊车控制箱电源后，弧焊电源将自动转换为遥

控，即由焊车控制箱电流调节旋钮或电压调节旋钮控制焊机给定；关上小

车控制箱电源，弧焊电源将自动转换为近控，即由弧焊电源控制面板上的

电流调节旋钮控制弧焊电源的电流给定值（下降特性时）或电压给定值（平

特性时）。

将方式选择开关 K6（图 2）扳到“手动”，把控制箱上电源开关置于

“开”，检查上下送丝、试车等各功能是否正常。此时控制箱上的 K2“停

止”指示灯亮。

1、MZC-Ⅰ型埋弧焊车的焊接操作

（1）检查送丝轮和导电嘴是否配套，焊丝经导丝轮、送丝轮、校直轮

送入焊枪。

（2）将方式选择开关 K6 打在“焊接”位置，通过调节上下拖板，使

导电嘴与工件的距离约等于焊丝直径的 4-10 倍，用户可以选择以下两种起

弧方式的一种：

a 刮擦起弧：扳动送/退丝转换开关 K5（图 2），使焊丝与工件的距离

为 3～5mm，把焊车自动/手动手柄置于“自动”位置。根据工艺要求设置适

当的焊接规范，开启焊剂开关，放出焊剂，按“焊接”按钮，焊接灯 K1 亮，

焊丝慢送丝，焊车进入慢走车状态，焊丝与工件接触并引燃电弧后，进入

正常送丝状态，焊车按预置速度正常行走，开始正常焊接。

b 反抽起弧：扳动送/退丝转换开关 K5（图 2），使焊丝与工件紧密接

触。把焊车自动/手动手柄置于“自动”位置。根据工艺要求设置适当的焊

接规范，开启焊剂开关，放出焊剂，按“焊接”按钮，焊接灯 K1 亮，焊车

78

不行走，焊车抽丝反烧起弧，起弧后，焊车按预置速度正常行走，开始正

常焊接。此方式可用于定点位置的引弧。

（3）在焊接过程中，可随时调整焊接规范。焊接完成后，按“停止”按钮

K2，焊车停止行走，焊接按钮 K1 灯灭，焊丝自动回烧，结束焊接过程。

2、MZC-Ⅱ型埋弧焊车：如图 6－12

图 6－12 MZ－Ⅱ型焊车图

2．1、MZ-Ⅱ型埋弧焊的进行细丝、粗丝焊接：

MZC-II 型埋弧焊车可进行单丝粗丝（Ф3、Ф4、Ф5三种规格）埋弧焊

接、单丝细丝埋弧焊接、双丝单弧埋弧焊接等功能。

（1） 粗丝埋弧焊

如果要从进行细丝（φ1.6、φ2.0、φ2.4）焊接改到进行粗丝（φ3、

φ4、φ5）焊接，需要将导电嘴、压丝轮等等进行更换，详细更换办法见

焊车说明书，更换完以后，在控制箱侧面将平特性/下降特性转换开关（图

3-K8）拨至下方，将焊机设置为降特性，具体焊接操作参照 MZC-Ⅰ型埋弧

焊车的焊接操作。

（2） 细丝单丝埋弧焊

如果要从进行粗丝（φ3、φ4、φ5）焊接改到进行细丝（φ1.6、φ

2.0、φ2.4）焊接，在控制箱侧面将平特性/下降特性转换开关（图 3-K8）

79

拨至上方，将焊机设置为平特性，将气保焊焊丝直接安装与盘轴上，将随

机配送的导丝软管及支架、细丝压丝轮、双丝导丝支架、双丝导电杆、双

丝导电嘴安装在机头上，焊丝经导丝软管、导丝支架等送至导电嘴，具体

焊接操作参照 MZC-Ⅰ型埋弧焊车的焊接操作（2）（3） .

2.2、遥近控自动转换功能

MZC-Ⅱ型埋弧焊车打开焊车控制箱电源后，Ⅱ型埋弧焊电源将自动转换

为遥控，即由焊车控制箱电流调节旋钮或电压调节旋钮控制焊机给定；关上

焊车控制箱电源，弧焊电源将自动转换为近控，即由弧焊电源的电流调节旋

钮控制手工焊状态下的电流给定值。

2.3、MZC-Ⅱ型埋弧焊车使用注意事项

粗丝建议选用 25kg 标准包装，直接安装在开式焊丝盘上。

焊丝须与导电嘴孔径匹配。

导电嘴外露焊丝长度一般应大于 25 毫米，防止引弧和收弧时，焊丝粘

连导电嘴。

对要求无起弧点、收弧点的情况，工件上应焊接引弧板和收弧板。

细丝焊接时，焊接电流设置一般不应小于 150A。

双丝单弧焊接时焊丝排列方向可通过旋转导电杆实现纵排、横排和斜

排，一般取 30～60°斜角会取得良好的焊接效果。

进行双丝单弧焊接时，应注意在引弧前将两根焊丝端头剪齐。 六、 使用注意事项

1、在其它部件正常的条件下，导电嘴是影响焊接质量的关键部件。一

般在使用 20-30 小时后，就应更换新的导电嘴。而在出现弧压不稳或者焊

丝与导电嘴之间出现拉弧、导丝轮或送丝轮处打火等现象后，应及时更换

导电嘴。

2、送丝轮属易损件，在磨损后会出现送丝不均匀或打滑现象而影响焊

接的稳定。故在发现上述现象后，不要只去加大压紧力，因为过大的压力

会使减速箱输出轴变形而损坏，而是应及时更换送丝轮。此外，焊丝送下

时应尽量使焊丝和送丝轮的中间相接触，这样可保证送丝的稳定性。

3、导电杆的装配也应注意应保证焊丝送下时与导电嘴接触面为光滑

面，而与送丝轮啮合面远离导电面，以减少导电嘴磨损，提高导电稳定性。

4、用于埋弧焊接时，弧焊电源上焊接方法选择开关，应置于“埋弧

焊”，不可置“手工焊”。

5、工作结束，依次关闭各电源开关，最后关闭配电盘(柜)上的开关。

80

七、 适用的焊接方式

根据工件的形状，可选择合适的焊接方式，主要有以下几种方式：

在角焊或边缘焊中，以工件自身为轨迹基准，使用靠轮，可省去调校轨

道的时间，提高工作效率

焊车

(c)内船形焊接 (d)筒体内环缝焊接

八、我们公司埋弧焊及小车的特有功能介绍

1、顶丝保护和强制送丝：

81

当焊丝与工件短路时，扳动控制箱上的上/下送丝开关，此时，不能向

下送丝，只能向上抽丝。如果继续送丝可能会发生顶翻小车等事故，所以此

时需强制停止送丝，起到保护作用。顶丝保护还可以方便定点起弧和检测是

否有其他地方短路或焊机输出正负端回路中接触不良。如果焊丝和工件接触

在一起后仍需继续送丝时（如：焊丝与工件熔化粘连，需剪断焊丝时），扳

动送丝钮子开关不起作用，此时可在扳动送丝钮子开关的同时按下强制送丝

开关（小车控制箱右侧的红色按钮，早期产品没有此开关），使焊丝被强制

送下，这个功能就是我们所说的强制送丝。

2、我们现在有两种起弧方式：刮擦起弧和定点起弧（即反抽起弧）。

刮擦起弧：调整焊丝与工件距离 2～3mm， 调节好规范，开始焊接，没

有起弧前，焊车慢行走，且慢送丝，起弧后，焊车正常行走，开始正常焊接。

定点起弧：使焊丝与工件短接，调节好规范，开始焊接，没有起弧前，

焊车不行走，焊车抽丝反烧起弧，起弧后，焊车正常行走，开始正常焊接。

3、平/下降特性转换开关：

特性转换就是扳动 P/X 开关使焊机工作在平特性或下降特性，使电源输

出为平特性或下降特性。I 型焊机只能工作在下降特性，而 II 型焊机即可

工作在下降特性也可工作在平特性。

在控制箱右侧的上方，为一个黑色的拨动开关。Ⅰ型焊机只有下降特性，

所以没有此开关。Ⅱ型焊机可以使用两种特性进行焊接，当开关打到上面的

时候为“平特性”，可以进行细丝（Ф1.6、Ф2.0、Ф2.4）焊接；打到下面

的时候为“下降特性”，可以进行粗丝（Ф3、Ф4、Ф5）的焊接。平时这个

开关被一个挡板挡着，防止他人的误扳动。详细参考图 6－10。

4、电源面板上“推力电流旋钮”：

推力电流旋钮作用是改变我们电源输出的特性，推力电流调节大以后，

可以使我们电源的输出由“陡降特性”变为“缓降特性”，增加了电弧自我

调节能力，可以适当的改变焊缝成形和改善焊接效果。推力电流调节大了以

后，会出现电流有波动（不会很大）的现象。

5、控制箱保护器：

在现在的产品中，我们增加了一个“控制箱保护器”，位置在焊机的面

板上，其作用相当于保险丝，串联在十四芯控制电缆 P14 的(1)号线上，在

控制箱有问题的时候，它会熔断，起到保护控制箱和焊机电源变压器的作用。

以前的产品有些没有加此保护器。

82

§6－4 MZ 系列焊机的维修

一、 埋弧焊故障分类及解决思路

埋弧焊在使用过程中，出现的故障基本上可以分为两大类：埋弧焊设备

（包括埋弧焊电源、焊车）出现的硬故障；焊缝成形不好、气孔、咬边、夹

渣等等的软故障。下面分别对两种故障的排除方法进行说明：

（一） 埋弧焊设备出现硬故障

当埋弧焊设备出现硬故障时,比如焊机没有显示、焊接电流不可调、没

有走车、没有送丝、埋弧焊不工作等等。

首先需要详细了解故障的现象，判断故障原因是否出在焊机上，判断及

排除的方法是：

合闸，将埋弧焊机控制面板上的遥/近控开关打到近控位置（MZ-Ⅱ型埋弧

焊转换为近控的方法是：将控制箱电源开关打到“关”或拔下控制电缆），

打开控制面板上的电源开关，对焊机做以下几方面的检查：

（1）看焊机电源指示灯和数显表是否有指示：若没有显示，则打开焊机的

机壳，检查输入380V、护指式开关、电源变压器、保险丝等。如果显示都

正常，则进行下一步。

（2）确保工件与焊丝不接触，快速的将手弧焊/埋弧焊开关打到手弧焊位置，

观察焊机上是否有空载电压（当为手弧焊时，空载电压显示为 75V 左右，

但这是假电压.当为埋弧焊时，不工作时显示 0V 左右，按下启动按钮，则

显示 90V 左右，这是真实空载电压。），注意第一次时间要短，当有空载电

压的时候，基本上可以确认焊机没有问题，进一步的验证可以进行手弧焊

试焊，方法是连接上手弧焊焊钳，单边工作进行试焊，如果试焊没有问题，

则焊机没有问题，如果有一边不正常则焊机有问题。

单边工作：由于埋弧焊机除 MZ-630 外都是由两台逆变器并联而成，当并联

的两台逆变器只有一边工作时即为单边工作。

检测：断电后，将焊机上内部一块驱动板的三个插头全部拔下，然后通电，

进行手弧焊试焊，若可以工作，则证明这一边电路没有问题，反之亦然。

单边工作现象：不易起弧，电流不可调大，无法输出整机功率等。

1、当确认电源有问题

则按照公司 NBC、手弧焊的电源故障进行检查，如输入 380V、20040、

IGBT 等等主回路的检查，如果确认主回路没有问题，可以将备用的主控板

83

更换上（电源的主控板型号有 4、4c），检查是否是主控板的问题。检查驱

动板电源 P1(1)—P1(2)为~36v；P1(1)—P1(3)为~19v；P1(2)—P1(3)为

~19v 。主控板电源：主控板 A7（1）—A7（2）为~36V。

确认电源没有问题的方法是：手弧焊可以正常工作。

表 6－4 焊机常见故障以及解决方法 № 现象 原因 措施

1

开机后，指

示灯不亮，

焊 机 不 工

作,风扇不

转

① 电源缺相

② 机内保险管（5A）断

③ 断线

④ 机内空气开关跳闸,下列

器件可能损坏：IGBT 模块、

三相整流模块、输出二极管

模块、其它器件

① 检查电源

② 检查风机、电源变压器、主控

板是否完好

③ 查线

④ 由专业人员检查维修, IGBT 损

坏时，驱动板输出部分一般也可

能损坏，需检查更换

2 焊 接 电 流

不稳

① 缺相

② 下列元件可能损坏：前面

板上的各电位器

③ 主控板损坏

① 检查电源

② 检查更换

3 焊 接 电 流

不可调

① 机内断线

② 主控板损坏

③ 控制电缆损坏

检查更换

2、当确认电源没有问题时，则埋弧焊小车可能有问题，此时

（1）确保将控制电缆、正极电缆、负极电缆、送丝电缆、行走电缆正确可

靠连接，检查控制箱预置焊接电流、预置焊接电压、预置焊接速度是否

可调，检查试车、上下送丝、慢送丝（注意不能将焊丝与工件接触）等

功能是否正常。如果各项功能都正常，就可以进行埋弧焊试焊；如果各

项功能有不正常，进行下一步。

（2）关闭控制箱电源，打开控制箱，检查是否有烧焦、断线、主控板连接

不可靠等明显的故障，检查控制箱上的保险丝。

（3）检查控制电缆是否有短路或者断线，测量十四芯控制电缆1 对2为~145伏或者~120 伏；

（4）检查主控板电源 A1（A17）对 A1（A18） ~36 伏；主控板 P1 对 P2 为

＋15 伏；P3 对 P2 为 -15 伏。

（5）更换备用的主控板和驱动板，检查主控板是否有问题。（注意检查主控

板型号是否一致，公司主要有 ssj6a、ssj6b、ssj7b、ssj7c、ssj8 等，

现在使用的为 ssj8，如果不一致，请与研发埋弧焊小组联系。）

84

表 6－5 埋弧焊小车常见的故障原因和解决方法

故 障 现 象 原 因 排 除 方 法

1.焊接电压不稳定 A.导电嘴烧损

B.送丝轮未压紧或磨损

C.电路板故障

更换导电嘴

压紧送丝轮或更换

更换电路板

2.行走不稳定

A.行走轮松动

B.离合器故障

C.电路板故障

调整并紧固行走轮

检查或更换离合器

更换电路板

3.焊接电流失控

A.控制电缆损坏

B.调节电位器坏

C.焊接电源故障

检查并维修控制电缆

检查更换电位器

检修焊接电源

4.无焊接电压显示

A.焊接电源未启动

B.控制箱与机头连接电缆断线

检查电源并排除

检查控制电缆，排除断线

5.不易起弧

A.导电嘴烧损

B.规范设置不当

C.焊丝干伸长过长

更换导电嘴

按标准设置适合的规范

调整长度（一般 1-2cm）

6.焊车不能启动

A.焊车控制板故障

B.焊机故障

C.十四芯控制电缆断线

更换控制板

见弧焊电源说明书

排除断线

7.启动后只有慢送

丝 ，不能正常焊接

弧焊电源故障

“-”极线接触不良

电路板故障

见弧焊电源说明书

检查并排除

更换电路板

8.不送丝或不走车 A.机械方面的故障

B.电机故障

C.电路板故障

检查机械连接

检查电机碳刷及控制电压

更换电路板

3、当确认焊机和埋弧焊小车都没有问题，此时

（1）检查十四芯控制电缆是否有短路、断线的情况。

（2）检查小车控制箱内的航空插座中是否存在断路、虚焊情况。

（3）检查电源内部 P32 航空插座是否存在断路、虚焊情况

（4）检查电源控制面板上的遥/近控开关、手弧焊/埋弧焊转换开关是否

损坏。

（二） 埋弧焊软故障

埋弧焊软故障主要有焊缝成形不好、气孔、咬边、夹渣等等，故障原因

和解决方法见下表6－6。

85

表 6－6 埋弧自动焊焊缝缺陷、产生原因及防止措施

缺陷类别 形 态 特 征 产 生 原 因 防 止 措 施

焊缝

不均

焊缝宽度

大小不一

(1) 焊速不均

(2) 送丝不稳

(3)导电嘴触点不稳

定

(1)排除电路故障

(2)调整送丝滚轮

(3)更换导电嘴

咬边

(1) 焊速太快

(2) 焊接电流过大

(3) 电弧电压太高

(4)焊丝端头未对准

(1) 降低焊速或采用

双弧或多弧焊

(2) 减小焊接电流

(3) 降低焊接电压

(4) 校正焊丝位置

反凹

焊剂垫压力太大 改进焊剂垫

满溢

(1) 焊丝伸出长度太

大

(2) 坡口过小

(3) 电弧电压太低

(4)焊丝端头未对准

(1) 减小伸出长度

(2) 改变坡口尺寸

(3) 增大电弧电压

(4)校正焊丝位置

焊穿及

背面焊

缝太高

(1) 焊接电流过大

(2) 焊速过慢

(3) 坡口间隙太大

(4)衬垫未贴紧

(1) 减小焊接电流

(2) 加快焊速

(3) 改进装配质量

(4)改进压紧装置

未焊透

(1) 焊接电流太小

(2) 焊速太快

(3) 电弧电压太高

(4) 焊丝端头未对准

(5)网压波动过大

(1) 适当增大电流

(2) 减慢焊速

(3) 降低电弧电压

(4)校直焊丝并调整焊

头位置

(5)避开用电高峰期

缺陷类别 形 态 特 征 产 生 原 因 防 止 措 施

86

气孔

(1) 圆柱形沟状

(2) 沿焊缝中心分布

(3)单个或成群

(1) 母材玷污或未清

除干净

(2) 焊丝除锈或除油

不彻底

(3) 焊剂潮湿

(4) 焊剂成分或性能

不良

(1)加强清理工作

(2)烘干焊剂

(3)换用适当焊剂

热裂纹

(1) 沿焊缝纵向或横

向晶界产生

(2)单面焊双面成形

时在始端或末端

产生

(1) 低熔点硫化物过

量偏析

(2) 始端或终端焊缝

结晶时无足够束

缚力

(1) 选用含碳、硫量低，

含锰量高的焊丝及

低硅高锰焊剂

(2)适当增加引弧板，

引出板宽度及焊接

牢度,采用开槽引

弧板

夹渣

(1) 多层焊时层间清

渣不干净

(2) 后道焊时焊丝端

头未对准

(1) 层间彻底清渣

(2)调整焊头位置

二、 埋弧焊常见故障的原因及解决方法

埋弧焊由于有自身的特点，在售后维修的过程中，需要不断的积累经验，

下面是埋弧焊常见的故障的原因和解决方法。

（一） 埋弧焊只有往上抽丝，没有往下送丝。

1、故障可能的原因：（1）电源正、负输出极短路。（2）控制箱主控板

和驱动板坏。(3)上、下送丝纽子开关损坏。

（1）正负极之间短路。产生的原因有很多种，如正负极之间连接到

保温桶，或者有什么线连接到一起；机头七芯电缆的 4号电压反馈线（与

V+相联）连接到地上，电源输出的负极也连接到地上；使用操作机的时候，

机头与操作机之间没有绝缘，操作机又和滚轮架连接在一起，滚轮架的滚

轮和工件之间又没有绝缘，所以导致正、负极之间短路。此外，需要注意

的是有些正、负极之间测量的时候显示的不是直接短路，就是之间有阻值，

也有可能造成这种故障。

正负极短路后不往下送丝的原因是：我们的埋弧焊系统中有一个功能-

顶丝保护，当正、负极短路或者焊丝和工件短路的时候，扳动送丝/退丝

纽子开关只有退丝，没有送丝。

87

（2）主控板和驱动板更换。

（3）上下送丝开关损坏后，可以引起不送丝或者不抽丝故障。

2、现场解决问题

在现场解决问题的时候，首先检查外部连线，用万用表测量电源输出

正、负极，如果短路，则重点检查外部连线，比如小车七芯控制电缆的四

号线（电压反馈线），输出的正负极电缆等等。检查过程中，你可以将七

芯电缆从控制箱上拔掉，然后用万用表测量七芯插座的 1、7 号线，扳动

向下送丝开关，应该有几十伏的直流电压，如果有，则外部连线有问题，

继续检查外部连线；如果没有，则控制箱有问题。如果你随身带了一套小

车的主控板和驱动板，可以先将主控板和驱动板换上，看看故障是否排除，

如果没有问题，则主控板损坏；相反，问题依然存在，则主控板没有问题，

控制箱连线的问题，检查控制箱连线。

（二） 焊接电流调节不上去：

1、故障可能的原因：如果控制箱焊接电流给定和电源电流给定都正常、

相符，则故障可能：（1）电源有一边损坏，只有一边工作。（2）电源主控板

坏。（3）十四芯控制电缆坏。如果给定不正常，则故障可能：（1）控制箱电

位器损坏。（2）小车主控板坏。（3）十四芯控制电缆坏。（4）数显表坏。

2、故障检查和解决

（1） 单边工作后：MZ-1000 电源还可以输出 500A 以上电流，加上推力还

可能达到 700A 左右。按照单边工作检查主回路。（可做一下介绍！）

（2） 电源主控板坏：可能控制箱给定显示和电源给定显示不符。

（3） 十四芯控制电缆坏：控制箱焊接电流给定通过十四芯控制电缆给电源

给定，如果损坏，电源焊接电流给定不正常。

（4） 控制箱电位器坏：控制箱电流给定不正常。

（5） 小车主控板坏：控制箱焊接电流给定不正常。

（6） 十四芯控制电缆坏：控制箱电流给定和电源焊接电流给定不正常。

（7） 数显表损坏后，焊接电流给定和实际焊接电流都不稳定。

（三） 断弧：

1、故障可能的原因：（1）焊接规范不合适。（2）导电嘴使用时间长后损

坏。（3）送丝轮使用时间长后损坏。（4）送丝不畅。（5）如果采用的最新的

小车主控板，则一般不会出现断弧的现象，如果有，可以调大电源前面板上

的推力。仍然有断弧现象，则控制箱主控板可能损坏。

2、故障检查和解决

88

（1） 焊接规范不合适：一般来说，φ3的焊丝，使用电流在 350～600A 之

间；φ4 的焊丝，使用电流在 450～800A 之间；φ5 的焊丝，使用电

流在550～1000A之间。焊接电压无论是多大的焊丝，一般使用在28～

40 伏之间。

（2） 导电嘴长时间使用，孔径会磨损增大，焊接时焊丝与导电嘴容易接触

不良，造成焊接电压不稳定，从而导致断弧的现象发生。

（3） 送丝轮使用时间长后，有些齿轮会磨损，从而在焊接过程中，送丝会

不均匀，时快时慢，从而导致断弧现象的出现。

（4） 加大推力后，可以改善特性，增加电弧自我调节能力，有利于电弧稳

定。如果加大推力，仍然有断弧现象，则更换小车主控板和驱动板。

（四） 焊缝成型不好

1、故障可能的原因：（1）焊接的时候电流、电压是否波动很大。（2）导

电嘴是否使用时间很长，孔径变大。（3）送丝轮是否磨损严重。（4）压丝轮

是否压的很紧或者很松。（5）配套操作机和滚轮架的时候，是否有操作机、

滚轮架行走不平稳的现象。（6）打坡口的时候，工件之间是否间隙不均匀。

还有碳弧气刨时，是否刨的焊缝很不均匀。（7）工件上是否有锈。(8)焊剂

是否很潮湿或者杂质很多。（9）焊丝上有油。

2、故障检查和解决

（1） 焊接电流和电压波动很大，可以造成焊接过程中不稳定，从而导致焊

缝宽窄不均匀。更换小车主控板和驱动板。

（2） 导电嘴使用时间长后，可能造成焊接电压不稳定，从而焊缝宽窄不均

匀。更换导电嘴。

（3） 送丝轮磨损严重后，可以造成送丝不均匀，焊接电压波动很大，从而

导致焊缝宽窄不均匀。更换送丝轮。

（4） 压丝轮是否压的很紧或者很松，可以造成送丝不均匀，焊接电压波动

很大，从而导致焊缝宽窄不均匀。调节压丝轮松紧，以焊丝经过压丝

轮后，能够在焊丝上留下明显的齿痕为准。

（5） 配套操作机和滚轮架的时候，操作机、滚轮架行走不平稳，可以造成

焊缝宽窄不均匀。调整操作机跟滚轮架，使其平稳行走或者转动。

（6） 焊缝间隙不均匀后，在焊接过程中，每段焊缝的填充量不一样，导致

焊缝不均匀。尽量使焊缝间隙均匀。

（7） 工件上锈迹多了以后，焊接过程中，锈会被翻到熔池的表面，造成熔

池的表面张力发生变化，从而使焊缝宽窄不均匀。打磨工件，除掉锈

89

迹。

（8） 焊剂潮湿或者杂质太多后，可以造成焊缝有气孔、夹渣等缺陷。在焊

接工程中，焊剂中的水分会蒸发，当水蒸气没有完全蒸发出去的时候，

就会造成焊缝有气孔；杂质太多后，杂质会造成焊缝夹渣等缺陷。烘

干焊剂，使用新的焊剂。

（9） 焊丝上有油的时候，焊接过程中，油也会蒸发，同水蒸气一样，可以

造成焊缝有气孔。焊丝除油。

（五） 小车行走不正常

1、故障可能的原因：（1）小车主控板和驱动板坏。（2）离合器接触不

好。（3）行走电机损坏。（4）行走四芯控制电缆坏。（5）焊接速度电位器损

坏。

2、故障检查和解决

（1） 小车主控板和驱动板损坏后，控制箱给行走电机的电压不稳定，容易

造成小车行走不正常的现象。更换主控板和驱动板。

（2） 离合器接触不好后，小车行走的时候离合器一会接触一会不接触，可

以造成小车时走时停。检查离合器。

（3） 行走电机损坏后，能够造成行走不稳定。更换行走电机。

（4） 行走电缆损坏后，能够造成小车不行走。检查行走电缆。

（5） 焊接电位器损坏后，能够造成小车焊接速度（即行走速度）不可调节、

行走速度很快或者不变。更换电位器。

（六） 需要经常检查的外部因素

（1） 压丝轮是否压的很紧或者很松，压得很紧或者很松都容易造成送丝不

畅、不送丝、不抽丝、断弧等现象。

（2） 导电嘴时间长后，孔径变大，容易造成断弧、电压不稳等故障。

（3） 送丝轮磨损容易造成送丝不均匀、断弧等故障。

（4） 丝盘是否被卡死，容易造成不送丝、不起弧等故障。

（5） 离合器是否好用，如果离合器啮合不好，容易造成小车行走不稳、不

行走、断弧等故障。

（6）十四芯控制电缆外观上是否有明显的破损痕迹，如果有短路或者断路

的情况，容易造成无法焊接、小车没有显示、小车给定电流跟电源给

定不符等故障。

（7）控制箱和电源前面板上各个开关手感是否正常，测量是否正常。

（8）绝缘性能的好坏。

90

（七） 常规的故障的原因、解决方法。

1、埋弧焊通电后，前面板没有显示，风扇不转。

原因：（1）检查三相电是否缺相。（2）检查焊机中 2A 的保险丝。（新

出的机子是 5A 的保险丝）（3）空气开关跳闸。（4）检查机内是否断

线 （5）护指开关是否损坏 。

2、打开控制箱后，控制箱没有显示。

原因：（1）检查控制箱保险丝。（2）检查十四芯 1.2 的 120V（3）检

查前面板连接器是否插好

3、在没有大电流长时间工作时，配电盘上自动空气开关跳闸

原因：（1）下列器件可能损坏：IGBT 模块、三相整流模块、空气开

关、其它器件。（2）驱动板损坏 IGBT 损坏时，驱动板输出部分各

元件一般也可能损坏。（3）线间短路

4、焊接电流不稳

原因：（1）缺相（2）前面板上的各电位器（3）主控板损坏

5、焊接电流不可调

原因：（1）主控板损坏 （2）控制电缆损坏 （3）机内断线

（4）控制箱电位器

6、焊机不工作，开机就烧保险丝

原因：（1）焊机的变压器坏（2）连线有短路的地方

7、按下控制箱焊接按钮，焊机不工作

原因：（1）焊机面板上，手弧焊，埋弧焊按钮打在手弧焊位置上（2）

焊机主回路有问题（3）更换主控板（4）焊接按钮有线脱落或损坏

8 、焊接不好起弧

原因：（1）规范太小，电源起弧电流、推力电流给定太小（2）更换

主控板

三、其它维修注意事项：更换主控板后可能调节的电位器

1、 更换电源的主控板后

（1）最小给定电流：调节 W1,使近控状态下，电流调节旋钮调节到最小

时，给定电流为 60A。最大给定电流：调节 W2,使近控状态下，电流调

节旋钮调节到最大时与焊机型号一致。

（2）实际电流：调节 W4,使焊机工作的时候实际电流和给定电流相符。（需

测量分流器，埋弧焊系列电源的分流器规格 1500A/75mV）

（3）实际电流显示：调节 W3，使实际电流显示和实际电流相符（电源工

91

作情况下调节）。

2、 更换焊车主控板后。

（1）最大电流给定：调节 W7,在遥控状态下，控制箱电流给定电位器调

节到最大，使电流显示和电源型号一致的额定电流。

最小电流给定：调节 W5，在遥控状态下，控制箱电路给定电位器调节

到最小，使电流显示为 60A。

（2）电压给定：调节 W6，使控制箱主控板上 P11 对 P2 点电压为 3.6V。

最小电压给定：调节 W8,电压给定电位器调节到最小，使电压给定显示

为 20V；

最大电压给定：调节 W10,将电压给定电位器调节到最大，使电压给定

显示为 50V。

（3）实际电压：，在焊接时，调节 W16 使焊车控制箱电压显示与焊机电压

显示一致。

（4）实际电流：在焊接时，调节 W17,使焊车控制箱电流显示与焊机电流

一致。

§6－5 MZ 系列焊机的维修提高

一、埋弧焊系统简介

1、埋弧焊机回路框图

2、埋弧焊小车回路框图

92

3、埋弧焊机和小车连接回路框图

行走电机

二号

三号

控制箱

电压反馈

一号

二号

六号

七号

送丝电机

四芯电缆七芯电缆

四号

七芯

电缆

4、埋弧焊小车控制箱回路框图

二、埋弧焊外部连线功能说明

（一） MZC 埋弧焊车控制箱与车体的连接

1、行走电缆的连接，如图 6－6

93

图 6－6四芯行走控制电缆接线示意图

其连接方向是:2 号线连接到前面板左行/右行开关的 L1-5；3 号线连接

到前面板左行/右行开关的 L1-8。

2、送丝电缆的连接，如图 6－7

图 6－7 七芯送丝控制电缆接线示意图

小车七芯控制电缆的功能为：4号线（电压反馈线）、1号和 7号线（送

丝电机电枢电压线，上下送丝的时候一般是 30 伏左右，电机接线端子外

边两根）、2号和 6号线（送丝电机励磁电压线，一般直流 110 伏，电机接

线端子中间两根）； 3 号和 5号线为激光灯电压线，输出 5伏。

其连接方向是:1 号线连接到控制箱驱动板的 A5(B5)；7 号线连接到控

制箱驱动板的 A7(B7)；2 号线串联 200Ω/30W 的电阻后连接到控制箱驱动

板的 A8；6 号线连接到控制箱驱动板的 B8；4 号线连接到控制箱主控板的

A1(B12)。 （二）MZC 埋弧焊车与电源连接的十四芯控制电缆

1、控制箱内十四芯控制电缆连线以及变压器连线

MZ -II 型系列十四芯控制电缆的功能是：

P14（1，2）：控制箱工作电源交流 120V；P14（3）：遥/近控自动转换；

P14（4）：电源与小车共地线（即电源负极），P14（5，6）：控制开通焊机信

94

号线交流 20V；P14（7，5）：埋弧焊时接通控制箱的逻辑电源线；P14（9）：

电流显示线；P14（10）：电流遥控给定线；P14（11）：P/X 特性转换；P14

（14）：电压给定线，确定拐点电压。

95

2、电源上十四芯控制电缆连线示意图，（电源下部的遥控转接板）。

96

§6－6 MZ 系列埋弧焊的维修实例

一、故障现象：不送丝

原因：驱动板损坏

检查：首先测量电机电枢电压，发现没有电压，然后拔下七芯控制电缆

后，测量一号和七号线，发现有电压，于是认为是送丝电机有问题，更换电

机后，仍然不送丝；经检查送丝电缆等都没有问题。更换驱动板试验，发现

一切正常，可以判断是驱动板有故障，仔细检查发现有一个电阻烧了，经查

看，发现是取样电阻损坏，不带负载时，能够输出电压，带负载后，取样电

阻断路，无法进行取样，所以出现不能送丝的故障。这种情况不多见，一般

这个电阻不会损坏。

二、故障现象：红壳埋弧焊不能工作

原因：电流反馈线坏，造成反馈直接短路

检查：在现场后，发现 IGBT 损坏，更换后，仍然不能工作；然后进行单

边工作，发现有一边不能工作，仔细检查后，没有发现明显的烧坏的痕迹，

经过更换换流电感、谐振电容等，没有解决问题；后来发现电流反馈线烧坏

了，造成反馈为零，焊机输出保护了。具体的原因是，反馈为零后，造成主

控板电流反馈回路出现错误，将输出保护了，造成不能工作，而可以工作的

一边，是固定输出的，不受主控板控制。所以会出现这种故障。

三、故障现象：不送丝

（1）原因：送丝机的减速箱齿轮损坏。

检查：在现场，测量送丝电机的电枢电压，发现有电压，可以判断控制

箱没有问题。将送丝电机拆下来后，发现送丝后，电机转动，于是可以判断

电机没有问题，将减速箱更换后，正常。

（2）原因：驱动板损坏。

检查：在现场，测量送丝电机的电枢电压，发现没有电压，可以判断控

制箱有问题，打开控制箱后，发现驱动板上的刹车电阻烧坏了，更换驱动板

后，一切正常。（注：现在新的驱动板上的刹车电阻 R35“15 欧/8 瓦”已经

去掉，在以后的维修中遇到还有 R35 的可以直接去掉）。

四、故障现象：电流和电压波动很大，无法正常焊接

原因：输入 380V 连接不可靠，造成输入 380V 不稳定。

检查：到现场后，进行试焊，发现电流上下波动几百安培，电压上下波

97

动几十伏,首先将电流给定调到近控，进行试焊，发现故障依旧，于是不是

控制箱有问题，检查电源的输入，刚开始检查发现输入没有问题，打开电源

的机壳，检查主回路没有明显的损坏、松动痕迹，于是再进行试焊，在试焊

的时候，测量输入电压，发现有一路没有输入，停止试焊，继续测量，发现

有一路没有输入，检查输入控制柜后发现不是我们的焊机有问题，是用户的

控制柜有一相没有连接可靠，造成使用中，输入 380V 有一相时接时不接，

焊接过程也不正常，排除后，故障解决。

五、故障现象：打开小车控制箱电源后，烧控制箱上的保险

原因：驱动板整流桥损坏。

检查：到现场后，试验，发现一开控制箱电源，保险就烧，打开控制箱，

检查发现内部没有明显的烧焦和短路的情况，因为保险丝串在十四芯的二号

线上，初步判断一是变压器损坏，二是驱动板损坏（120V 到驱动板后整流

输出供送丝电机的励磁电压使用），于是将驱动板拆下，通电，发现一切正

常，于是更换驱动板，上电后，不再烧保险。经检查是驱动板上的一组整流

桥损坏，造成 120V 直接短路了，所以一上电后就烧保险。

六、故障现象：不送丝、不行走

原因：驱动板脱落。

在以前的控制箱里，没有安装螺丝固定，现在的控制箱中，驱动板上已

经加装螺丝固定，不会再出现脱落的情况。

七、故障现象：电流不能够调大

原因：电流反馈线有干扰

检查：因为焊机是用 MZ1250 加水冷散热器后更改为 MZ2000 加热电源，

到现场后，以为是板子没有调节好，调节发现调到最大后，也不到 2000A，

仔细检查后，发现分流器的电流反馈线有干扰，将其挪动位置后电流就可以

到正常，于是将反馈线绞到一起后，固定在合适的位置，故障解决。

八、故障现象：断弧

原因：早期的埋弧焊。

检查：早期的埋弧焊在设计中存在一些问题，容易在焊接的时候断弧，

更换新的主控板后，故障就解决了。

九、故障现象：不能焊接

原因：IGBT 爆、缺相、CBB41 坏。

检查：到现场后发现使用电流较大，接近满载，IGBT 已损坏，更换 IGBT,

发现阻容板错，更换后，通电正常，但焊接时断弧、爆压敏电阻，空载测量

98

380V 电源，均正常，测量 CBB41，10UF 电容，发现有一边电容容量几乎为

零，更换电容后，焊接还是断弧，焊接时测量三相 380V 有一相只有 200V，

测量输入电源，发现交流接触器有一相接触不好，更换后故障排除。

十、故障现象：小车不行走

原因：离合器损坏

检查：将行走电缆拔下后，测量二号和三号，发现有电压，于是检查离

合器和行走电机，发现离合器接触不好，更换离合器后，故障解决。

十一、故障现象：走车部分时走时不走

原因:小车驱动板没有插好。

检查：测量行走电缆的二号和三号之间的电压，发现电压不稳定，是控

制箱有问题，打开控制箱后，将驱动板仔细的插好，测量，故障解决，是驱

动板没有插好的原因。

十二、故障现象：没有下送丝

原因：顶丝保护。

检查：现场检查发现上送丝可以，下送丝不行，测量正负极之间，发现

短路，于是，仔细检查机头的绝缘和正负极之间的连线，发现机头的绝缘不

好，处理后，故障解决。

十三、故障现象：不工作

原因：控制电缆断。

检查：现场检查，首先进行手弧焊试焊，发现没有问题，则焊机没有问

题，检查小车，小车上下送丝还有行走等各项功能都正常，于是更换小车主

控板和驱动板后试验，发现故障仍然存在；检查控制电缆，发现有断线的，

更换一根控制电缆后，故障解决。

十四、故障现象：电流不稳

原因：导电嘴损坏。

检查:到现场后，首先将推力调小，进行试焊，发现电流比正常使用波

动（正常上下 10A，推力调大波动稍大）稍大，检查送丝轮、压丝轮、导电

嘴等，发现导电嘴已经使用很长时间，更换导电嘴后，试焊，故障解决。

十五、故障现象：不能下送丝，不能焊接

原因：正极输出电缆交叉连接。

检查：现场测量正负极，发现短路，将焊接电缆和地线拆下测量不短路，

检查后，发现正极输出电缆交叉连接。正确连接后，故障解决。

十六、故障现象：行走不正常，脉动行走

99

原因：走车电机电刷接触不好。

检查：将行走控制电缆拔下，测量二号和三号之间的电压，发现电压比

较稳定，所以是电机或者离合器的故障，检查送丝电机的炭刷，发现磨损比

较严重，更换后，故障解决。

十七、故障现象：显示不正确，遥/近控电流不相符

原因：电源航空插头内部保险管坏。

检查：现场检查，发现遥/近控电流不相符，差别比较大，而且电流还

波动，首先检查近控，发现电流给定一切都正常，说明电源没有问题，然后

检查控制箱，将备用板更换后，故障依旧，不是主控板的原因，检查控制电

缆发现没有问题，检查十四芯四号共地线，发现焊机上四号线和负极输出不

通，检查电源航空插头内部保险管，发现已经损坏，更换后，恢复正常。原

因是保险坏了以后，焊机和控制箱的不共地，造成遥控电流给定的电位与焊

机的不一致，所以电流不相符。

十八、故障现象：断弧

原因：客户焊接规范不太好。

检查：到现场后，进行试焊，发现没有断弧的情况出现，经过咨询现场

使用的焊工，了解实际的使用情况，发现焊接规范使用不很合适，电流偏小，

跟用户交流后，改变规范，焊工使用没有发现断弧的情况，故障解决。焊接

规范偏小后，容易出现粘焊条的情况，偏大后，特别是电弧电压太高，容易

出现断弧。

100

第七章 LGK 系列空气等离子切割机

一、等离子体

等离子体是由大量自由电子或负离子和正离子组成的，在整体上表现

为中性的宏观体系。是指电离的气体物质，被称为物资第四态。

二、等离子弧

等离子弧是在特定条件下使空气介质充分电离而产生的弧光放电的物

质形态。等离子弧是拘束性电弧，它是在各种力的强迫下是导电截面缩小，

能够高度集中电弧。等离子弧所受的压缩效应主要来自三个方面：

1、机械压缩效应

当钨极和工作件之间形成的电弧通过特殊形状的喷嘴，同时逬入一定

压力的工作气流时，使弧柱强行通过表细孔洞，受到了机械压缩作用，迫

使弧柱截面积缩小，这称为机械压缩效应。

2、热收缩效应

当电弧通过喷嘴时，受到外部不断送来的高速冷却气流的作用，弧柱

受到了强烈的冷却，是外围的电离度大大减弱，电弧电流只能从弧柱中心

流过，导电截面进一步缩小。这使电弧的电流密度急剧增加，这种作用称

为热收缩效应。

3、磁收缩效应

当带电粒子在弧柱内运动时，可看成是电流在一束平行的“导线”内

移动。由于这些“导线”自身的磁场所产生的电磁力，使这些“导线”相

互吸引，在弧柱内形成径自压力。因此产生次收缩效应。

三、等离子弧的特点

1、温度高

等离子弧的最高温度可达 24000～5000°K，喷嘴出口中心温度一般达

20000°K，等离子切割喷嘴附近温度可达 30000°K，并且热量集中。

2、能量高度集中

由于等离子弧有很高的导电性，能承受很大的电流密度，能量高度在

很小的截面内，弧度的扩散角小（5°左右），其能量密度可达 105～10

6瓦

/cm2，而自由电弧的扩散角约为 45℃，能量密度一般是 10

4瓦/cm

2。

3、有很强的冲刷力

101

等离子弧发生装置内通入的常温压缩气体，由于受到电弧的高温而膨

胀，通过喷嘴细孔的气体流速甚高，挺度很大。因此，等离子体具有较强

的冲刷力。

四、等离子弧的类型

根据电源的连接方式，等离子弧有三种方式：转移型、非转移型和联

合型。

1、转移型

电源负端接电极，电源正端接工件，等离子直接在钨极和工件之间产生，

这种等离子弧的产生，先要在钨极和喷嘴之间引燃等离子焰流，等离子气

流将等离子焰流接触工件而形成等离子弧，这种过渡方式产生的等离子弧

称为转移弧。

2、非转移弧

电源负端接电源，电源正端接喷嘴，工件不接电源。接通电源后在钨极

和喷嘴之间产生等离子弧体。靠通入喷嘴的等离子气流将电弧就从喷嘴中

喷出，形成等离子焰流。

3、联合型弧

工作时，转移弧和非转移弧同时存在，极大的提高了小电流转移弧工

作时的稳定性。

五、空气等离子切割机的特点

空气等离子切割机可以切割所有的金属材料。特别适合于切火焰切割

不能够切割的高合金钢和有色金属。具有以下特点：电弧能量高度集中，

稳定性好，切割力强；切割速度快（是气割的 3～5 倍）；切割成本低；切

口狭窄、光洁、整齐、接近于垂直；工件变形小。

六、LGK 系列切割机基本原理及框图

控制电路设计中，给定电路输入给定信号，用于调节输出电流，反馈

电路对输出电流进行采样放大，从而得到满足要求的反馈信号。（如下图）

电源反馈采用原边取样，有效地完成控制板与主电路的隔离，

102

IGBT 驱动信号

I

1

R1

S1

C1

O1 B1

脉宽调制（PWM）电路对给定信号和反馈信号进行比较，以决定输出脉

冲宽度，驱动电路将控制脉冲进行功率放大驱动 IGBT。保护电路实现过流，

欠压，过热等极端情况下的保护，确保 IGBT 的可靠工作。切割机采用合

理的逻辑顺序控制，能实现提前送气、高频引弧、切割、滞后关气等过程。 七、LGK 系列逆变切割机

1 切割机前面板：LGK-100 前面板如图所示

奥 太

自锁气检

非自锁

30

4 0

50

100

60 70

80

90

切割电流

工作 保护

切割

逆变式空气等离子切割机 LGK-100

1 2 3 4 5

6

7

8

9

图（4）

（1） 气检/切割转换开关（K1）

K1 处于气检位置时，检查气路是否正常；处于切割位置

时，进行正常切割。

（2）自锁/非自锁转换开关（K2）

K2 处于非自锁位置时，按下割枪开关可正常切割，松开开关即

停止切割，适合于短割缝切割；处于自锁位置时，按下割枪开关

引弧成功后，可松开开关正常切割，当再次按下割枪开关后停止切割，

适合于长割缝切割。

（3）工作指示灯

指示切割机是否接通输入电源。

（4）保护指示灯

指示切割机内是否温度过高。灯亮时自动停止工作。

（5）电流调节旋钮

用于调节切割电流的大小。

（6）输出电缆接线柱（＋）

通过输出电缆接被割工件。

103

（7）转移弧接线柱（＋）

接切割枪的转移弧引线。

备注：LGK-60 切割机无此项。

（8）切割枪气电接线柱（－）

接切割枪的气电接头。

（9）控制插座

接切割枪的控制插头。

2 切割机后面板

切割机后面板如图 5所示。

风机转向

X

U

% 100%UV

ff2

1

商 标

I2

20

冷却方式 气冷

U V1

50Hz

1I

S 13~

3~

380

山东山大华天科技股份有限公司山东济南千佛山路3号

防护等级 IP21

LGK-1 00

30 A~100A

60%100A 70A

130V

12KVA

18A

320

介质流量250L/min最大切割厚度30mm

JB/T7438-94

18KVA

27A

150V

123 4

56

7

8

图（5）

(1) 自动空气开关

此开关的作用主要是在切割机过载或发生故障时自动断电，以保

护切割机。一般情况下，此开关向上扳至接通的位置。启停切割机应

尽量使用配电板(柜)上的电源开关，不要把本开关当作电源开关使用。

（2）空气过滤器

通过气管接空气压缩机，其作用是减压及滤除空气水分。调节其

旋钮，可改变过滤器输出空气压力，压力值见压力表，一般不应超过

0.7MP。积水杯积水不应触及滤芯，应及时松开下部水阀，将水放出。

如果积水过多进入切割枪，将会影响引弧和切割质量。

3.操作程序

（1） 检查安装正确无误后，通电，工作指示灯亮，轴流风扇工作。

（2） 调节空气过滤器至所需气压。将前面板上的 K1 拨至“气检”位置，

机内气阀开通，预通气 1分钟，以去除割枪中的冷凝水汽，然后将 K1

拨至“切割”位置。

（3）a.LGK- 60 切割机采用接触式切割枪。进行切割时，应先将

104

切割枪喷嘴接触工件，再按下割枪控制开关进行引弧。

b.LGK – 100 切割机采用非接触式切割枪。进行切割时，应将切

割枪喷嘴离开工件 3 ~ 5mm 进行引弧，切割时不能让喷嘴接触工件。

（4） 一般应在工件的边缘处开始切割，亦可在工件的任意点开始切割，

但此时割枪应稍向一侧倾斜，以便吹掉熔化的金属，形成初始的切口。

（5） 在切割过程中，切割枪应始终匀速移动。

（6） 停止切割时，应待等离子弧熄灭后，才可以将割枪移离工件，否

则，工件有可能被损坏。

3．设备安装

本切割机体积小，重量轻，易于搬运，可随工人流动作业。如能自

备小车，则移动更加方便。放置切割机的位置只要保证地面平坦即可。

LGK-100 切割机外部电气连接如图 6所示。

切割枪控制插头

切割枪电缆及气管

输出电缆

转移弧引线

气管

切割枪 工件

奥 太

逆变式空气等离子切割机 LGK-100

接地

输入电缆

三相380V 空气压缩机

图（6）

5、使用注意事项

1．操作者必须穿戴防护鞋、防护服及手套，并用防护眼镜保护好眼睛。

2．切割枪带电时，严禁卸下喷嘴。更换电极、喷嘴时应断电进行，确保

人身安全。

3．切割过程中发现割缝异常、断弧、引弧困难等问题，应检查喷嘴、电

极等易损件。损耗过大应及时更换。

4．装配电极、气筛、喷嘴及喷嘴罩时，应注意同轴装配，喷嘴罩必须压

105

紧喷嘴。

5．切割时不能过快移动割枪，以免割不透工件引起弧焰回流烧毁喷嘴。

也应避免割速过慢影响切口质量。

6．选用空气压缩机工作压力≥0.8Mpa,气流量≥250L/min。将压缩气源接

至空气过滤器的进气嘴。开启空气压缩机使其气压达到所需压力。切

割过程中，空气压缩机压力应保持 0.6Mpa 以上。空气减压阀的积水应

及时放掉。

7．本机设有欠压保护。当电网电压过低时，切割机不工作。

九、割炬结构

喷嘴罩 喷嘴 气筛 电极 炬体 电缆及气管

部件安装顺序

割炬主要部件以同轴形式叠装，通过喷嘴罩与炬体的螺纹连接而固定，

拆装方便。割炬与切割机采用气-电一体化电缆连接。

十、简单故障及维修

现象 原因 措施

2 过热指示灯亮 机内温度过高

温度继电器坏

待机器冷却后使用

更换

3气检时无气体流

出

电磁阀坏

气路堵塞

扭子开关坏

检查更换

检查气路

更换

4割炬控制开关失

灵

开关坏

断线

控制板坏

更换

接线

更换

5 切口过宽 切割速度过慢

喷嘴烧损

提高速度

更换

6 切口偏

割炬喷嘴烧坏

喷嘴和电极没对中

割炬不垂直

更换

调整

调整垂直

106

11

10

9

R1

R2

R3

T3

T4

12

34

1

C2C1

C35 6

2

IFB

L3

G1E1

E2

G2G3

E3E4

G4

1516 14 138 7 12

ZKB

QDB

P1(2)

P1(3)

P1(1

)

P3(1)

P3(2)

C4C5

E1

G2

G1

YHB

C24

T2

IGBTZRB

F1

SW

red

T1

G4 E3 G3E4

M1

E2

C8C9

C10C11C13

C12

C14

C15

C16

C17

C19

C18

21

V-

D4

C21

JJB

V+V+'

J1(1

)

J1(2

)

J1(3

)

J6(5

)

J6(3

)J4

(1)

J4(

3)

J4(4)

P2(9)

P2(

4)

P2(1)

J3(4)

J3( 2)

J6(1)

J2(8

)

3 4

J2(1)

J2

(4)

J2(7

)J3

(1)

J3(3

)

J3

(5)

J3

(6)

J3

(7)

J3

(8)

KZMB

2

J5(1)

J5(3)

C20

C22

D5C23

C25

C26

C27

L2

L4

J4(5)

P2(3)

P2(2)

P2(8

)P2(

7)

P4(1)

P4(2)

P4(3)

P4(4)

P4(5)

P4(6)

P4(7)

P4(8)

P4(9)

Q1(

1)Q1(

2)Q1(

3)Q1(

4)Q1(

5)Q1(

6)Q1(

7)Q1(

8)Q1(

9)

L3

DLFB QY

R4

R5R6

R7R8

R9

R10

R11R12

R13R14

R15

R16

D2D3

1

C28

C29

D1

L1

K1

M

M

107

15

246

3

DF

12

J2(2

)

J2(5

)

TH666(二芯）

C30

C31

第八章 其它气体保护焊机

§8－1 NBC-500Ⅱa CO2气体保护焊机

一、NBC-500Ⅱa逆变式CO2气体保护焊机是一种用于CO2气体保护焊的高

性能通用半自动电焊机，具有气保焊/碳弧气刨功能；二次线可轻松加长至

50 米，适用于船厂、化建、冶建等长距离作业用户。可使用Ф0.8～Ф1.6mm

直径实芯及药芯焊丝焊接低碳钢、低合金钢构件。该逆变焊机具有合理的

静外特性及良好的动态性能。

NBC-500Ⅱa 焊机新增功能、特点如下：

防护等级

原 NBC-500Ⅱ焊机的外壳防护等级为 IP21S，而 NBC-500Ⅱa 焊机的外

壳防护等级提高为 IP23，控制面板上的开关进行了防水处理。

外观变动

没有延用原 NBC-500Ⅱ焊机的外观样式，而是采用 DC-500 焊机外壳形

式，机壳外观简洁大方、不易变形，更适合用于野外施工作业使用。

电弧特性

电弧软硬可调，通过电感旋钮可调节适合焊工使用、工艺要求的电弧

特性。同时，对焊接飞溅大小、熔深具有调节作用。

增加功能

在 NBC-500Ⅱ焊机原有功能基础上，又增加了气保护药芯焊丝功能和

碳弧气刨功能，并在送丝机上增加了 AC36V 安全照明电源。

108

控制面板

控制面板简洁、直观、便于操作；送丝机控制插头采用防水式接头。

送丝装置

送丝装置相对独立，焊接电缆、控制电缆、气管可快速拆装，比较适

合二次电缆较长、送丝装置移动频繁的场合，便于工人移动和管理；配有

AC36V/100W 安全照明插座，可直接给低压照明灯供电。 另外

可加长焊接电缆 50 米使用，焊接性能优异。适合长距离作业，气保焊

/气刨选择可在送丝装置上直接切换；操作更灵活。焊接电流电压调节方式

与市场主流机型相同，简单、直观。

维修

与 NBC-500II 相同。

109

§8－2 NBC-X 气体保护焊机

1、简介：

NBC-X 系列逆变式 C02 气体保护焊机是一种具有恒压和恒流

两种焊接特性的高效节能直流逆变焊机，可用于 CO2 气体保护半

自动焊和手弧焊。可使用Ф1.0 ~ Ф1.6mm 直径实芯及药芯焊丝

焊接低碳钢、低合金钢构件。

2、焊机前面板

奥太 NBC-500逆变式CO2气体保护焊机

气检

丝检

工作

保护

V A

手工焊

气保焊

电 感

10

9

87

654

2

1

34

2

1

3

10

9

87

65

正常

（X）

10

9

87

54

2

1

3

6

电 感

10

9

87

654

2

1

34

2

1

3

10

9

87

65

电流

109

87

654

2

1

34

2

1

3

109

87

65

推 力电 流

收弧 电流收弧电 压

自锁

非自锁

1

2

3

4

5

6

7

8 9

10

11

12

13

14

15

（图 3）焊机前面板图

(1) 输出电流表

气保焊空载时显示送丝速度相对值，手弧焊空载时显示预制电流

值，焊接时显示实际焊接电流值。

(2) 输出电压表

气保焊空载时显示电压给定值，手弧焊空载时显示空载电压值，

焊接时显示实际焊接电压值。

(3) 手工焊电流调节旋钮

调节电流大小。

(4) 气保焊/手工焊选择

110

处于气保焊位置时，焊机可用于 CO2半自动焊；处于手弧焊位置

时，焊机可用于手弧焊。

(5) 推力调节旋钮

手弧焊时调节推力大小。

3、维修：

Nbc-x 系列焊机的维修与常规的 NBC/ZX7 焊机维修基本相同，我们可以

看出，焊机的双特性输出是由两块不同的控制板来实现的，平特性控制板

与 NBC 系列焊机的控制板完全相同，降特性的控制板与 ZX7 系列的手弧焊

略有不同（将控制板的 R93、R92 去掉，将插座 A6(1)脚与 A4（8）脚之间

串联一 2K 电阻），前面板气保焊/手工焊选择开关控制送到驱动板给定信

号，同时将电压反馈信号在两块控制板之间切换，这样，在气保焊时，给

驱动板的信号由 NBC 控制板给出，电压反馈信号送给 NBC 控制板，在手弧

焊时，给驱动板的信号由 ZX7 控制板给出，电压反馈信号送给 ZX7 控制板。

所以我们在维修时，切换开关就可以判断控制板的问题，主回路维修参照

NBC/ZX7 焊机的维修就可以了。

111

+ -

P1(2)

P1(1)

P1(3)

P3(2)

P3(1)

~9V

A7(4)

A7(3)

A7(2)

A7(1)

A5(2)

A5(1)

驱动

板

F1

SW

FL

C18

C17

D8

D7

D6

D5

D4

D3

C16

C15

R7

R6

R5

R4

C14

C9

C8

C7

N4

N3

N2N1C3

C2

C1

R3

R2

R1

D1L1

送丝机

6

54

32

1

K1

-+

T2

G1 G2

G3 G4

E1 E2

E3 E4

G1E1

G2E2

G3G4

E3E4

~26V

2

~19V

~19V

~36V

~19V

~19V

V+

red

white

L2

L3

NB

C主

控板

前面

板Y

KH

T1

12

后面

板

IFB

DJ DF

S1

L4L5

C5

C6

M

A1(1)

A1(2)

A1(3)

A2(1)/(2)

A2(7)/(8)

A10(1)

A10(3)

A10(2)

A9(2)

1 2 1

~26V

T3

F2

A2（

5）/（

6）

A2（

3）

A2（

4）

P2（4）

P2（3）

T2'

A2(

6)

A2(

7)

A2(

5)

A2(

4)

A7(

6)A

2(3)

A7(7

)

ZX7-

S主控

板推力 电流

A9(1)

ZX7-

A7(

5)ZX

7-A

1(3)

ZX7-

A1(

8)

ZX7-

A1(

2)ZX

7-A

1(5)

ZX7-

A1(

6)

1UF/630v

ZX7-A5(4)

C12

C13

~19V

~38V

手工焊

/气保焊

ZX7-

A4(

6)ZX

7-A

4(8)

ZX7-A7(1)

ZX7-A7(2)

C11

C10

NBC

500(

X)主

回路

电路

图

112

第九章 DC 系列多功能直流弧焊机

一、DC 系列多功能直流弧焊机

1、 简介

DC-500Ⅱ弧焊机是一种逆变式多功能焊机。具有自保护药芯焊丝半自

动焊、氩弧焊及下向焊功能。可使用 1.6－2.4mm 的药芯焊丝（市场一般采

用 2.0mm）和 2.5－5.8mm 纤维素焊条，实现对普通低碳钢、低合金钢及不

锈钢等材料的全位置焊接。目前，该型焊机主要在野外管道施工中使用，

特别是石油天然气管道的施工，能够实现下向焊打底，半自动焊填充盖面，

一机完成，大大提高了焊机的使用率。焊机具有如下特点：

逆变技术保证焊接电压在电网电压波动及电弧长度变化的情况下

高度平稳，电弧自调节能力强，焊接过程稳定。

引弧成功率高，飞溅小，焊缝成型好，焊接变形小。

干伸长适应性强。

电流电压采用数字表显示，具备焊接参数预置功能。

保护功能完善，设有温度保护和过压、欠压及缺相保护。

半自动焊枪开关采用自锁方式，减轻工人的劳动强度。

2、工作原理

下降特性 平特性

90– 20 – 0

U（V）

U=20+0.04I

I(A

U(V) -80 -

60 -

40 -

20 - 0

U2=14+0.05I2

I(A) )

Imin Imax

113

焊机采用了 IGBT 软开关逆变技术。工频三相 380V 电源输入整流后由

IGBT 逆变器变为高频交流，经高频变压器降压，高频整流器整流，滤波后

输出适合于焊接的直流电。控制电路对整机进行闭环控制，具有药芯焊时

平特性与下向焊时下降特性的双输出特性，使焊接电源具有良好的焊接性

能及抗电网波动能力。

3、功能介绍

（1）负极快速插座（－）：手弧焊时接电焊钳电缆；药芯焊时接送丝机焊

接电缆，直流正接法。

（2）送丝机控制插座：接送丝机控制电缆。

（3）输出电压表：空载时手弧焊显示空载电压，药芯焊显示预置电压。焊

接时显示实际电压。

（4）电源异常指示灯：当焊机的输入电压异常（过压、欠压或缺相）时该

指示灯亮。

（5）电感旋钮：可改变焊接稳定性、熔深和飞溅量。电感调大时电弧柔和，

飞溅少，但稳定性不好；调小时电弧较硬，飞溅大，稳定性较好。

5、常见故障及解决方法

114

故障现象 故障原因 排除方法

开机后，指示灯

不亮

①电源缺相

②后面板上的自动空气开关损坏

③保险丝断

①检查电源

②更换自动空气开关

③更换保险丝（2A）

接通焊机电源，

空气开关立即跳

闸

1 空气开关坏

2 压敏电阻损坏

3 三相整流桥坏

4 IGBT 模块坏

5 控制板坏

更换空气开关

更换压敏电阻

更换三相整流桥

更换 IGBT 模块

更换控制板

焊接过程中，空

气开关自动断电

1 长期过载运行

2 空气开关坏

按照焊机负载率使用

更换空气开关

焊接电流大小不

能调节

1、送丝机控制电缆断或接触不良

2、焊机控制电路板坏

3、焊机内电流传感器的连线断

1 更换送丝机控制电缆或控制器

2 更换控制板

3 将断线连接好

电弧不稳，飞溅

大

1 焊接规范不对

2 导电嘴严重磨损

3、地线、电压反馈线接触不良

1 细调焊机规范

2 更换导电嘴

3 接好地线

送丝速度时快时

慢

1 送丝通道有堵塞现象，送丝轮打滑

2 送丝速度调节电位器故障

3 送丝板故障

1 疏通送丝管道或更换送丝轮

2 更换电位器

3 更换送丝板

按住焊枪开关，

送丝机不工作，

也无空载电压

1 焊枪开关损坏

2 送丝机控制电缆断

3 控制电路板坏

1 更换焊枪

2 修复送丝机控制电缆

3 更换控制电路板

电源异常指示灯

亮

电网电压过高或者过低，焊机处于保

护状态

网压正常后重新启动电源开关

过热指示灯亮 焊机温度过高，焊机处于过热保护状

态

让焊机空载运行一段时间后，焊

机可自动恢复正常工作

二、SJ-1 型送丝机

SJ-1 型送丝机是根据米勒式送丝机主架构设计，卧式结构，采用双轮驱

动送丝，送丝轮采用齿轮式，独立的送丝控制电路，具有送丝平稳，安装

简便等特点。

115

故障现象 故障原因 排除方法

断路器跳闸 断路器复位

输入电缆极性接错 输入电缆接焊接电源负极

控制电缆连接不可靠 拧紧锁紧扣

送丝机控制板故障 更换送丝机控制板

焊机故障 检修焊机

控制电缆断线 接通

1 电机不转

焊枪开关坏 更换焊枪开关

焊枪电缆过分弯曲 减少焊枪电缆弯曲度

焊枪电缆导丝管内有异物 清理焊枪电缆

焊丝盘里的焊丝有一圈被缠住 整理焊丝盘

主动轮已磨损 更换送丝轮

压丝轮预紧不当 调整使其预紧合适

2 不送丝或

送丝不稳定

送丝电机碳刷磨损 修磨碳刷，或更换

导电嘴磨损 更换导电嘴

焊机输出电压与送丝速度不匹配调整送丝速度或焊机电压使其匹

配 3 电弧不稳定

电缆接触不良 检查控制电缆和输出电缆的连接

是否可靠

送丝机控制板故障 更换送丝机控制板

电机故障 更换电机

调节送丝速度电位器坏 更换送丝电位器 4 送丝控制失灵

焊枪开关坏 更换

焊机故障 检修焊机

电压调节电位器坏 更换电压调节电位器 5 电压不可调

六芯控制电缆断线 更换

一）、 送丝机部分故障现象及解决方案：

1、 压丝轮压不住：调节压力调节螺丝时，可以看一下焊丝的压痕，

压力不要太大，否则会使焊丝变形严重，造成在焊枪中的阻力增加，

出现跳丝现象；压力太小，容易造成在焊枪弯曲时送丝轮打滑，送

不动。调节压力至焊丝表面轻微压痕即可。

2、 送丝不稳：1）压丝轮压力 2）送丝电机碳刷磨损 3）送丝速

度调节电位器损坏 4)送丝机控制板坏。

3、 丝盘旋转不灵活：调松固定丝盘弹簧压力，手动试验丝盘旋转，

使丝盘旋转灵活即可，但不可太灵活，应当有一定的阻尼，防止焊

丝因旋转太快乱丝。

116

4、电压反馈线：实际电压信号通过电压反馈线送回焊机，接触不良

会造成焊接电压不稳，电弧不稳，飞溅可能也会增加，所以在使用

时一定要将它与地线良好接触。

三、焊枪：

采用林肯式或仿林肯式焊枪，整体结构大致相同，仿林肯焊枪中

送丝软管是可以替换的，而林肯焊枪内送丝软管与电缆是一体的。

一）、焊枪部件：

1、开关：

(1)焊枪开关：控制焊机与送丝机工作，引燃电弧后开关就失去

作用，收弧时直接拉断电弧。

(2) 高低速开关：1档：高速；2档：低速；

2 档在底部仰焊时可以减慢送丝速度，降低焊接电流。

2、弯头：规格主要有两种：60 度、90 度

3、导电嘴：φ2.0

二）、焊枪部分配件故障现象及解决方案：

1）导电嘴：导电嘴是属于易损件，由于焊丝表面的压痕及导电嘴的

制作材料是铜，导电嘴使用一段时间以后，内孔径就会不规则的增大，

同时由于焊丝的作用内表面上刻下许多划痕，所以说需要经常更换新

的导电嘴，有的新导电嘴加工的内壁不光滑，有纹路，导致换上后出

现跳丝，在使用中我们要注意更换。

2）焊枪弯头夹紧装置：焊枪出现弯头夹不紧，焊接或送丝时弯头从

夹紧装置中顶出，或者焊接时弯头随意活动，无法控制焊接方向，究

其原因是由于夹紧螺丝滑丝，不起作用，所以，我们在使用时，一定

要注意紧固螺丝时，用力不要太大，防止滑丝。

3）送丝软管：焊枪中的送丝软管是由枪尾部位一个顶丝顶住来固定

的，前端无固定，顶丝比较小，焊枪弯曲时，在焊丝的带动下容易造

成软管在枪体内窜动，当焊枪弯曲软管聚集到某一部位不能释放时，

造成焊接时焊丝时而快速窜丝，时而送丝较慢，使焊接管口烧穿，造

成焊接缺陷。如果软管内出现堵丝，应该先将枪头导电嘴拧下，然后

将焊枪与送丝机脱开，从焊枪尾部将焊丝抽出，注意抽丝时用力不要

过猛，防止拉坏送丝软管。

4）弯头：根据自己习惯的不同，选择 60 度或 90 度的弯头，不同的

弯头直径规格可能不一样，有的直径大一些，这样就能够夹紧；长短

不一样，也会造成跳丝等故障。

5）焊枪开关：长时间使用后，开关可能出现接触不良现象，我们可

以通过按开关后看送丝轮运转与否，来判断焊枪开关的问题。

四、焊接工艺及操作

焊枪

117

焊接方向 焊接层次

1

2

3

3.2

如图所示：管道焊接一般都是由两人一组，施焊时同时从顶部 12 点钟

位置开始焊接，自上而下，在六点钟位置结束。这样不会因为一边发

热而造成另一边管口对口尺寸发生变化，导致错边。

焊接层次是根据管道的壁厚来确定的，壁厚越厚，填充的层次越多，

如上图：序号 1为打底：采用下向焊+纤维素焊条，直流正接，

焊接电流：60~100A

序号 2 为填充：采用半自动焊+药芯焊丝，焊接电流 160-220A，

电压：17-21V，送丝速度 60-85。

序号 3 为盖面：采用半自动焊+药芯焊丝，焊接电流 170-240A，

电压：18-21V，送丝速度：65-90。

118

第十章 数字化焊机基础

数字化焊机是我们公司 2005 年开发的新产品，它是在原来焊机的基础

上，采用单片机控制，并结合目前焊机的一些不足进行了数字化改造。数字

化焊机实现了柔性化控制，调节参数更加细致，功能更加强大，具有控制精

度高、系统稳定性好、产品一致性好、功能升级方便、具有良好的人机界面，

能与上位机通讯等优点。

一、 数字化焊机的特点 1、面板上电流、电压调节均采用旋转编码器，取代电位器。轻触开关取

代船形开关，一体化的控制面板取代分立器件组成的面板。 2、参数调节方便，功能强大，能够以简单的硬件电路通过单片机编程完

成较为复杂的控制功能。 3、电流反馈采样采用霍尔电流传感器，与主回路电路完全隔离。 4、风机采用固态继电器控制，编程控制风机的启停时间，降低了风机的

故障率，延长了寿命。 二、与原来产品的主要区别

部 产 品 件

功能实现

数字化焊机 模拟焊机

给定调节 旋转编码器 线绕电位器

给定、控制信号 数字信号 0、1 模拟量

控制面板 一体化印刷电路面板 分立器件组成 功能选择开关 轻触开关 船形开关、纽子开关

主控板 CPU 控制，编程实现功

能，电路简化。 模拟电路实现功能，

电路复杂。 功能升级 软件编程升级 硬件电路改变

电流反馈采样 霍尔电流传感器（LEM） 分流器

轴流风机控制 软件编程控制 无

三、控制

数字化焊机采用了单片机来控制，通过编程来实现各种功能，大大简化

了外围电路，单片机的外围电路大部分是实现隔离功能的器件，如 P521 等，

119

这些器件主要来保护单片机，或者实现信号传递，许多外围电路供电电压与

单片机不同。单片机一般采用开关电源供电，工作电压一般 3-5 V，工作频

率 0-16MHZ。

控制原理框图 四、维修 数字化焊机的维修同原来焊机的维修基本相同，可将主回路电路与控

制电路分别处理。 主回路是强电部分，如：三相整流桥、 IGBT 模块、20040 模块等，出

现故障时，影响比较大，可能会导致焊机空气开关跳闸，无电流或电压输

出，损坏后，可根据元器件的测量这一章节来判断器件的好坏。 控制回路为弱电部分，一般可能会导致某项功能失效，空气开关跳闸的

可能性较小。控制回路又可以划分出控制板与外围辅助功能电路。 控制板一般由主控板，驱动板组成，主控板提供电压信号（1-5V）给驱

动板，驱动板输出脉宽不同的信号来控制 IGBT 逆变器，主控板通过外围

电路实现各种控制功能。 外围电路主要有给定/反馈电路（一般由旋转编码器/霍尔电流、电压传

感器组成）、显示电路（显示板）、保护电路（温度继电器、水流开关）、

功能选择（轻触开关）、供电电路（电源变压器）几部分，根据机型的功

C

P

U

PWM

驱动

逆

变

器

给定调节

显 示 PI

调节

保护电路

隔

离

其他功能

I/V反馈电路

120

121

能不同，还有一些实现这种功能的电路， 如：zx7 系列高频氩弧焊机，有高频引弧电路部分；

维修过程中，我们需要将各种器件实现的功能划分清楚，这样维修时，

才能做到有的放矢，能够根据故障现象判断出大致的故障点。

五、数字化焊机常见故障分析

1、予置焊接参数值（电流或电压或送丝速度）不可调。原因： 1) 旋转编码器坏。 2) 控制面板与主控板之间的连线断或接触不良。 3) 主控板损坏。 4) 供电不正常。

2、功能不可调节。原因： 1) 轻触开关坏。 2) 控制面板与主控板之间的连线断或接触不良。 3) 主控板损坏。 4) 供电不正常。

3、显示不正常（显示较大或较小数值）或不显示 1）、供电不正常（测量交流 9V） 2）、显示板坏 3）、主控板坏 4）、控制面板与主控板之间的连线断或接触不良。

4、风机不转。 原因： 1) 程序设计：开机后风扇不运转，焊接时风扇开始运转；停止焊接

15 分钟后风扇会自动停止运转 。

2) 供电不正常，缺相。 3) 固态继电器损坏。 4) 主控板故障。 5) 风机或启动电容坏。

4、保护灯亮，显示 804。原因： 1) 负载持续率高，温度继电器动作。 2) 温度继电器连线断、或主控板插头接触不良。 3) 温度继电器坏。 4) 主控板坏。 5) 风机不转，散热不好。

六、器件损坏后造成的故障现象

1、显示板坏

122

1）、无显示 2）、显示值不变。 3）、参数无法调节 4）、轻触开关不起作用。 5）、旋转编码器不起作用。 6）、显示灯全亮

2、 旋转编码器坏 1）、参数无法选择或参数值无法调节 3、霍尔电流传感器坏 1）、焊机显示不正常。

2）、焊接电流无法调节。 3）、焊接电流不稳、输出或大或小。 4）、焊机无输出。 霍尔电流传感器目前主要有 CSK3-300、400、500、600、1000A/4V， 可以在焊接时测量传感器的输出电压来判断好坏。

4、固态继电器坏 1）、主控板上的固态继电器坏 1.1 击穿后一般是高频不断。 1.2 断路后无高频 2）、控制风机的固态继电器坏 2.1 击穿短路后无法控制风机停止。 2.2 断路后风机不转。 5、20040 坏 1）、无空载电压（击穿短路） 2）、空载电压低于 40V（软击穿）。 3）、无焊接电流、电压输出，焊接有轻微打火现象 。

第十四章 脉冲氩弧焊和交直流脉冲氩弧焊机

§14－1 WSM 系列脉冲氩弧焊机

一、脉冲氩弧焊概述

脉冲氩弧焊是有基值电流维持电弧稳定燃烧，用可控的脉冲电流加热熔

化焊件的焊接方法。它与一般的弧焊电源的主要区别就在于它提供的焊接电

流是周期性脉冲式的，可调节参数较多，如维弧电流﹑脉冲频率﹑占空比等。

每来一个脉冲形成一个点状熔池，脉冲间歇时间熔池凝固形成一个焊点，通

过焊速和脉冲间隙的调节，得到相互打接的焊点，便可得到连续气密性的焊

缝。

应用范围：适用于薄板和热输入敏感性较大的金属材料的焊接（如合金

钢﹑铝合金或稀有金属的焊接）或全位置的焊接。

二、奥太 WSM 系列脉冲氩弧焊机

奥太WSM系列焊机是在原来ZX7系列氩弧焊基础上加上单片机控制,结合

自行车行业的特点研制的具有脉冲输出功能的数字化焊机。可用于手弧焊、

直流氩弧焊、直流脉冲氩弧焊，实现碳钢、不锈钢、铜、钛等各种材料的焊

接。由于该系列逆变焊机具有理想的静外特性及良好的动态特性，控制功能

比较完备，因此它表现出如下特点：

1、本系列焊机采用单片机控制，触摸屏操作，显示直观，提高了可靠性；

2、起弧容易、电弧稳定，焊接质量高；

3、控制调节性能好，一机多用，使用方便；

4、脉冲电流、脉冲频率、脉冲宽度在较大范围内可任意调节；

三、WSM 系列焊机的面板功能介绍

1、脉冲氩弧焊机控制面板与前面板

焊机的控制面板如图 7－1 所示，用于焊机的功能选择和参数设定。控

制面板包括数字显示窗口、调节旋钮和发光二极管指示灯。

1.1 功能选择和参数设定

手弧焊氩弧焊第一行

氩弧焊和手弧焊状态切换。

脉 冲恒 流第二行

152

直流氩弧焊或脉冲氩弧焊状态切换。

四 步两 步第三行

两步动作(非自锁)或四步动作（自锁）状态切换。

两步动作指当焊枪开关按下时开始焊接，当焊枪开关松开时停止焊接。

四步动作方式指第一次按下焊枪开关时焊机输出起弧电流，松开焊枪开

关时电流开始爬升至正常焊接电流。焊接完成后，再次按下焊枪开关，焊接

电流开始下降至收弧电流并保持，松开焊枪开关时，焊机停止输出电流。

图 7-2 前面板图

图 7－1控制面板图

1.2 焊接参数设置

当选中第四行中某指示灯亮时，则数字显示窗口显示当前的设定值，可

以使用调节旋钮调节设定值，顺时针增加，逆时针减小。如果按下并旋转调

节旋钮，则设定值加速增加或加速减小。

工作 保护

手弧焊氩弧焊

电流

奥 太 WSM-315逆变式脉冲氩弧焊机

脉 冲

四 步

恒 流

两 步

起弧前气

缓升

基值

收弧 延气

衰减

引弧恒流

推力峰值

参数选择 参数调节

脉冲频率

占空比

时间

电压

空气开关

焊枪开关

输出正极

输出负极

出水嘴

出气嘴

控制面板

工作

保护

手弧焊

脉冲

四步

氩弧焊

恒流

两步

电流

时间

电压

起弧

起弧前气

缓升

基值

收弧 延气

衰减

引弧恒流

推力峰值

占空比

脉冲频率

第四行

前气

缓升

基值

收弧

延气

衰减

引弧

恒流

推力

峰值

参参数调节

占空

比

脉冲

频率

数选择

参数

调节旋

钮

数字显示窗

口

参数

选择旋

钮

153

名词说明：

1、前气——提前送气时间。

2、起弧——起弧电流。

3、缓升——焊接电流的上升时间。

4、引弧——手弧焊状态时的起弧电流。

5、恒流——恒流输出状态时的焊接电流。

6、推力——手弧焊状态时的推力电流。

7、峰值——脉冲输出时的峰值电流

8、占空比——脉冲输出时峰值电流所占的时间比例，可以控制焊

缝熔深，以实现全位置焊接和薄板焊接。

9、脉冲频率——脉冲输出时的工作频率。

10、基值——脉冲输出时的维弧电流。

11、衰减——焊接电流的下降时间。

12、收弧——焊接熄弧前的电流值。

13、延气——焊接结束后继续送气时间。

参数选择第五行

参数调节

状态设定：用于上述各被控量的选定。顺时针旋转依次向右选定，逆

时针旋转依次向左选定。

参数设定：用于调节各被控量的大小。顺时针旋转数值增加，逆时针

旋转数值减小。按下参数设定旋钮左旋或者右旋，可实现快速调节。

关机时，焊机可自动保存数据，下次开机时可直接使用。

1.3 保护显示灯

该灯为黄色灯，正常工作时灯不亮。当焊机出现过热保护、缺水保护

时灯亮，机器自动停机，同时焊机显示保护代码

① 显示 804，焊机热保护；

② 显示 805，空载时长时间按下焊枪开关或者焊枪开关损坏；

③ 显示 806，缺水保护。

2、工作程序：

2.1 两步焊接方式工作过程：

154

按下焊枪开关 提前送气 起弧 起弧电流

直流恒流氩弧焊

电流爬升 正常焊接 直流脉冲氩弧焊

松开焊枪开关 电流衰减 收弧 滞后关气

结束焊接

2.2 四步焊接方式工作过程：

四、焊接工艺及参数调节

要求：焊缝成型美观，有规则的鱼鳞纹。

1、直流脉冲输出波形图：

tO

IIp

t p t b

Ib

图 2

图中：Ip——峰值电流。加热焊丝及工件并形成熔池。

tp——峰值电流时间。

Ib——基值电流。维持电弧燃烧，同时使熔池冷却结晶。

tb——基值电流时间。

155

定义：脉冲周期T= tp+tb ；

脉冲频率 f= 1/T ；

占空比例β= tp/T×100％。

2、 各规范调节的作用

1、 脉冲电流与脉冲持续时间：增大，焊缝的熔深和熔宽都会增大，

脉冲电流的作用明显大于维持时间的作用。脉冲电流太大，容易

产生咬边。

2、 基值电流：一般选用较小的值，能维持电弧稳定燃烧即可。在

其他参数不变的情况下，改变基值电流可以调节焊件的预热和熔池

的冷却速度，还可以改变焊缝中心的下凹深度，基值电流越大下凹

深度越小。

3、 基值电流时间：越长，焊件的热累积越少。

4、 脉冲频率：范围：0.5-20Hz，每次脉冲电流通过时，焊件上就

产生一个点状熔池，在基值电流期间，点状熔池不继续扩大，而且

冷凝结晶。这样在下次脉冲电流到来之前熔池已凝固形成焊点。这

样周而复始，为了获得连续致密的焊缝，脉冲频率必须与焊接速度

相匹配。

fm =Vw

60Ld fm----脉冲频率（hz），Vw---焊接速度（mm/min），

Ld---焊点间距（mm）。

5、 脉冲宽比（占空比）：过小会影响电弧稳定。过大接近于恒流，

失去脉冲焊特征，一般选择应在 20%----80%之间。空间位置宜

选小些。

6、 脉冲幅比：空间位置焊缝宜选大些，平焊位置可选小些。

五、焊机使用及故障维修

№ 现象 原因 措施

1

开机后，指示灯

不亮，弧焊电源

不工作，风机不

转。

1、 电源缺相

2、 机内保险管（2A）断

3、 断线

4、 电源变压器坏

5、 空气开关坏

6、 风机坏

①检查电源

②检查风机、电源变压器、

控制板、空气开关、轴流

风机是否完好

③检查连线

156

2

在正常工作时，

后面板上空气

开关跳闸

1、 IGBT 模块、三相整流模块、

输出二极管模块、压敏电阻其它

器件可能损坏

2、 驱动板损坏

3、 线间短路

①检查更换

②IGBT 损坏时，检查驱动板

上的 12Ω、5.1Ω电阻、

SR160 是否损坏

3 焊接电流不稳

1、 缺相

2、 连线接触不良

3、 主控板损坏

4、 正负极电缆接触不良

5、 霍尔电流传感器坏或连线接

触不良。

1、 检查电源

2、 检查更换

4 焊接电流不可

调

1、 机内断线、霍尔电流传感器

断线

2、 IGBT 断路

3、 驱动板坏

4、 旋转编码器坏或连线断线

5、 主控板损坏

6、 前面板损坏

7、 二次整流（20040）模块坏

8、 换流电感烧

检查更换

5 氩弧焊不工作、

无高频

1、 焊枪开关坏或断线

2、 机内钨极放电间隙太大

3、 高漏抗变压器坏

4、 高频引弧板坏

5、 高频回路线断

6、 主控板损坏

7、 20040 坏

8、 机架电容板坏

9、 前气时间太长

检查更换

WSM-400、630 为高漏抗形

式；WSM-200、315 为高压包

形式。

6 烧钨极

1、 极性接反，焊枪应接负极

2、 无氩气

3、 钨极直径太细，电流大

检查并维修

157

7 无氩气

1、 电磁阀弹簧被卡住或进气口堵

住

2、 主控板损坏（控制不通）

3、 电磁阀断线

4、 电磁阀线圈坏

5、 电源变压器坏（AC36V）

6、 氩弧焊枪坏漏气

7、 氩气表坏

检查并维修

8 常通气

1、 电磁阀被异物顶住常通

2、 主控板损坏（控制常通）

3、电磁阀弹簧卡住

检查并维修

9 前面板参数无

法调节

1、 旋转编码器坏

2、 前面板坏

3、 主控板坏

4、 主控板到前面板连线断

检查并维修

10 断弧，起弧困难

1 、推力太小

2 、起弧电流小

3 、焊条粗，焊接电流太小

4、 电缆太长或太细

5 、输入电压过低

6、 给定电流小

7、 主控板坏

8、 霍尔电流传感器坏

调整焊接规范

11 显示不正常或

不显示

1、 主控板坏

2、 前面板坏

3、 电源变压器坏

4、 保险管坏

5、 缺相

检查更换

12

轴流风机坏

1、 堵转

2、 缺相

3、 风机绕组坏

4 、启动电容坏

检查更换

13 无空载电压

1、 二极管 20040 坏

2、 主控板坏

3、 前面板坏

4、 电源变压器坏、保险管坏

检查更换

158

14 故障灯亮，显示

805

1、 空载时长时间按下焊枪开关

或者焊枪开关损坏

2、 WSM-315 自行车行业使用的是

脚踏开关，由于操作的频繁

性，很容易造成脚踏开关损坏

15

故障灯亮，显示

804

1、 机内温度过高

2、 温度继电器坏、连线断

3、 主控板坏

4、 负载持续率过高

5、 轴流风机不转

检查更换

16 手工焊工作

TIG 焊不工作

1、 主控板坏

2、 隔离变压器坏

3、 电源变压器坏

4、 氩弧焊控制开关线断

检查更换

17

空气开关跳闸

1、 IGBT 坏

2、 空气开关坏

3、 压敏电阻坏

4、 轴流风机烧

5、 三相整流模块坏

6、 主变压器原副边短路

检查更换

18 高频常通 主控板固态继电器坏

§14－2 WSME 系列交直流脉冲氩弧焊机

一、WSME 系列交流方波弧焊机概述

本焊机是针对有色金属行业(尤其是铝)而研制的一种高性能的焊机,主

要有 315,500 和 630 三种。可用于手工电弧焊、直流恒流氩弧焊、直流脉冲

氩弧焊、交流恒流氩弧焊、交流脉冲氩弧焊，用于焊接碳钢、铜、钛、铝及

铝镁合金等各种材料的焊接。

1、相对国内外其他同类焊机,本焊机具有以下特点:

焊机采用单片机控制，触摸屏操作、显示直观，提高可靠性。

方波正负电流幅值可调，显著降低钨极的烧损。

500﹑630 焊机二次线可以加长到 50 米， 500 的负载率达 80%以上。

可选用脚踏开关控制调节焊接电流；

通过脉冲电流、脉冲频率、脉冲宽度、交流电流、交流频率、清

理比例及交流偏置比例的调节可得到焊缝所需之熔深、熔宽及波纹 159

数，延长钨极寿命，特别适用于自动焊和机器人焊接。

2、型号编制

W S M E -- ×××

额定焊接电流

交直流

脉冲

手工焊

TIG 焊

焊机原理框图

三相整流

高频逆变 高频变压器 整流滤波

控制电路

二次逆变

原理框图

本焊机采用了 IGBT 高频逆变技术，工频三相 380V 电源输入，直接整流

后送给由 IGBT 等器件组成的逆变器变为高频交流，逆变后得到的高频交流

电经高频变压器降压，高频整流器整流滤波后，输出适合于焊接的直流电流，

或由二次逆变器输出可调节的低频交流方波电流。

3、焊机输出特性

90–

10 –

0

U（V）

U=10+0.04I

I(A)

Imin Imax

二、焊机功能介绍

奥太 WSMEⅡ系列逆变式交直流脉冲氩弧焊机是一种多功能焊机，可实

现下列焊接方式：

1、直流恒流氩弧焊

常用于不锈钢、耐热钢、铜合金、钛合金等材料的焊接。焊缝质量高，

160

成形美观。

2、直流脉冲氩弧焊

常用于薄板（≤1mm）的焊接，适合的焊接材料与直流恒流氩弧焊相同，

对热敏感材料可以减少产生裂纹的倾向。电弧挺度高，适合于单面焊双面成

形和全位置焊接。

3、交流恒流氩弧焊

常用于铝及铝合金、镁合金、铝青铜等材料的焊接。

4、交流脉冲氩弧焊

常用于薄板的焊接，适合的焊接材料与交流恒流氩弧焊相同。

5、直流手弧焊

可使用碱性或酸性焊条实现多种材料的焊接。

三、各种氩弧焊输出电流波形介绍

1、 直流恒流

t

I

O

I n

图 1

通常采用正极性接法，即工件接焊机输出正极，焊枪接焊机输出负极。

此时钨极允许通过较大的电流，电弧稳定集中，可以得到深而窄的焊缝。反

极性接法时（焊机接法相反），钨极过热甚至熔化，一般不采用。

2、直流脉冲

tO

IIp

t p t b

Ib

161

图 2

图 2 中：Ip——峰值电流。加热焊丝及工件并形成熔池。

tp——峰值电流时间。

Ib——基值电流。维持电弧燃烧，同时使熔池冷却结晶。

tb——基值电流时间。

定义：脉冲周期T= tp+tb ；

脉冲频率 f= 1/T ；

占空比例β= tp/T×100％。

3、交流恒流

钨极

工件

－

+

钨极

工件

+

－

t

I

O

In

tm I mt n

图 3

图 3 中：In——正极性半波电流。加热焊丝及工件并形成熔池，故亦称为

焊接电流。

tn——正极性半波时间。

Im——反极性半波电流。清除铝、镁及其合金表面氧化膜，故亦

称为清理电流。

tm——反极性半波时间。亦称为清理时间。

定义：工作周期 T= tn+tm ；

工作频率 f= 1/T ；

清理比例 Kt=(tm/T-0.5)×100％。指清理时间在一个工作周期中

所占相对比例。注意：习惯上我们把清理时间占周期一半时作为该参数 0

点，即tm/T=0.5 时Kt=0％；而tm/T=0.3 时Kt=-20％，以此类推。

交流偏置比例 Ki=(Im/In -1)×100％。指清理电流与焊接电流的

162

相对比例。注意：习惯上我们把清理电流等于焊接电流时作为该参数 0点，

即Im/In=1 时Ki=0％；而Im/In=1.1 时Ki=10％, 以此类推。

4、交流脉冲

I

t

Ip

Ib

O

tb t p

图 4

图中各参数含义与图 2 相同。

四、焊机控制面板简介

电流

时间

比例

频率

起弧前气

缓升

收弧 延气

恒流

峰值脉冲

衰减

清理

直流交流

工作 保护

交流偏置

(手弧推力)参数选择 参数调节

(手弧电流)

脉冲恒流

四步两步

手弧

交流 占空

基值

图 5

1、左上角的三个按键作用：

第一行 直流或交流氩弧焊的选择；

直流波形见图 1或图 2；交流波形见图 3或图 4。

第二行 两步或四步氩弧焊控制方式的选择；

两步：按下焊枪开关，焊机开始焊接，松开开关，焊机停；

四步: 按下焊枪开关，焊机起弧，松开开关焊机开始正常焊接，再

按下开关电流衰减，松开焊枪开关，焊机停。

第三行 恒流或脉冲氩弧焊波形及手弧焊的选择。

163

恒流波形见图 1或图 3；脉冲波形见图 2或图 4。

2、左边的参数选择编码器作用：

a.选择面板图形中氩弧焊前气到延气等各种参数；

b.手弧焊时直接调节推力电流。

3、右边的参数调节编码器作用：

a.调节选定的氩弧焊参数的数值；

b.手弧焊时直接调节焊接电流。

4、氩弧焊各参数的详细说明：

前气——提前送气时间。

起弧——起弧电流。数值大时易于起弧，但应避免烧穿工件或烧损钨极。

缓升——从起弧电流到焊接电流所用的过渡时间。

恒流——恒流状态时的焊接电流，即图 1 和图 3 中的In。取值与工件材

料、板厚、焊接层数等因素有关，可参考相关工艺手册。

清理——交流状态时的清理时间比例，即图 3 中定义的Kt。该参数较大

时，清理时间较长，氧化膜清理效果较好，但钨极烧损较重，

应尽量取小。

交流偏置——交流状态时的清理电流与焊接电流的相对比例，即图 3中定义

164

的Ki。该参数较大时，清理电流相对较大，氧化膜清理效果较好，

但钨极烧损较重，应酌情选取。

交流——交流状态时的电流频率，即图 3中定义的 f。

峰值——脉冲状态时的焊接电流，即图 2和图 4中的Ip。

占空——峰值电流的占空比例，即图 2和图 4中的β。

脉冲——脉冲状态时的电流频率，即图 2和图 4中的定义的 f。

基值——脉冲状态时的基值电流，即图 2和图 4中的Ib。

衰减——从焊接电流到收弧电流所用的过渡时间。

收弧——熄弧前的电流。

延气——熄弧后继续送气的时间，保护焊缝及钨极不被氧化。

焊机的各参数允许调节范围及推荐数值见下表：

参数名称 调节范围 推荐取值

前气时间(S) 0.1～15 0.1～1

起弧电流(A) 20～160 20～60

缓升时间(S) 0.1～10 0.1～1

恒流电流(A) 5(20)～Ie

清理比例(%) -40～+40 -15～+5

交流偏置比例(%) -50～+30 -10～10

交流频率(Hz) 20～200(100) 50～100

峰值电流(A) 5(20)～Ie

占空比例(%) 1～100 25～60

脉冲频率(Hz) 0.2～20 3～8

基值电流(A) 5(20)～Ie 5～20

衰减时间(S) 0.1～15 0.2～10

收弧电流(A) 5(20)～Ie 5～20

延气时间(S) 0.1～15 5～15

注：表中 Ie 为 大额定电流。

注意：关机时，焊机会记住 后的焊接方式和焊接参数，下次开机时可直接

使用。

165

五：焊机前面板功能介绍

WSME-500Ⅱ、630Ⅱ前面板 WSME-315Ⅱ前面板

水

气

起 弧前 气

缓升恒流

清理

直流

脉冲

四步

交 流

恒 流

两 步

交 流偏置

电 流

时 间

比 例

频 率

工作 保护

交流 占空

衰减

峰值脉 冲

基 值

收 弧 延气

WSME-315逆变式 交直流 脉冲氩 弧焊机 (Ⅱ )

参数选择 参数调节

山大奥太

控制面板

输出正极

输出负极

焊机出气嘴

焊机出水嘴

焊枪开关插座

水 气

控制面板

焊枪开关插座

输出直流正极

输出交流正极

输出负极

焊机出水嘴

焊机出气嘴

起弧前气

缓升恒流

清理

直流

脉冲

四步

交流

恒流

两步

交流偏置

电流

时间

比例

频率

工作 保护

交流 占空

衰减

峰值脉冲

基值

收弧 延气

参数选择 参数调节

山 大 奥 太

逆变式交直流脉冲氩 弧焊机(Ⅱ) WSME-500

六、电流可调式脚踏开关

电流给定电位器

控制插头

图 电流可调式脚踏开关

脚踏开关可用于 WSME-315Ⅱ的引弧控制和电流调节。脚踏开关控

制插头接入焊机的控制插座后，焊接电流自动转入脚踏开关控制。脚

踏开关踩下时，焊机开始工作，电流的大小与脚踏开关踩下的程度成

正比，电流的上限值由电流给定电位器控制。

注：若用户要求 WSME-500Ⅱ、WSME-630Ⅱ也具有脚踏开关控制功能，

则需在订货时提出。

七、氩弧焊参数设置举例

1、采用脉冲氩弧焊手工焊接不锈钢板（直流正极性接法）

参见图 5。由左边功能键选择“直流”、“二步”、“脉冲”。用左右

两旋钮配合选取各焊接参数，主要参数见下表：

166

板厚/mm 峰值电流/A 占空比例/% 脉冲频率/Hz 基值电流/A

0.3 22 50 5 6

0.5 60 57 5 10

0.8 85 60 4 10

2、采用交流氩弧焊焊接铝合金板

参见图 5。由左边功能键选择“交流”、“四步”、“恒流”。用左右

两旋钮配合选取各焊接参数，主要参数见下表：

板厚/mm 恒流电流/A 清理比例/% 交流偏置/% 交流频率

/Hz

2 150 -12 0 200

12 180 -10 0 75

上面表中各参数仅供参考，焊工可据此试选更合理的数值。

八、氩弧焊需要注意的其它问题

1、主要工艺参数

除了上述的各种电参数外，还有如下工艺参数。

a、钨极种类、直径和端部形状

钨极直径（mm） 1.6 2.4 3.2 4 5 6

交流平衡波 60~120 100~180 160~250 200~320 290~390 340~525

目前常用铈钨极，其综合性能较好。

直径根据焊接电流大小、电流种类来选择。偏小时易过热熔化。

钨极端部形状根据电流种类来选择。交流时为圆球形；直流正极性接法

时为圆椎形，夹端角的大小会影响钨极的许用电流、引弧及稳弧性能。

b、保护气体要求：只能采用氩气或氦气。

氩气不仅是保护介质，也是产生电弧的气体介质。因此气体特性不

仅影响保护效果也影响电弧的引燃、焊接的稳定以及焊缝的成形与质量。

一般纯度要求 99.7%以上。

167

指标 标准量 超标后现象

纯度 〉99.8%

含氮量 <0.04% 焊缝表面会产生淡黄或草绿色化合物。

含氧量 <0.03% 熔池表面可发现密集的黑点、电弧不稳、飞溅大。

含水量 <0.07% 熔池将沸腾、焊缝内产生气孔。

c、气体流量和喷嘴直径

二者过大过小都会降低保护效果。一般喷嘴内径范围为 5～20mm，流量

范围为 5～25L/min。

d、焊接速度

保证获得理想的熔深和熔宽，还要考虑保护效果。

e、喷嘴与焊件间距离

距离过大影响保护效果，过小影响视线，一般在 8～14mm 之间。

2、焊前准备

a、清理准备

焊接前必须对工件的接头附近及焊丝表面进行清理，去除金属表面的氧

化层、湿气、污垢、油脂等杂物，以保证焊接接头质量。清理的方法大

致分为机械清理和化学清理两种，根据材料而选用。

b、坡口准备

为了保证工件的熔透深度，中厚板一般需打坡口，板厚不同要求有不同

的坡口形式。

c、装配间隙和错边

处理不当时，易产生烧穿、焊缝成形不好和未焊透。

d、定位焊

为防止焊接变形造成待焊处错位，焊前大多需要定位焊。定位焊点应低

平、细长，焊点不宜过大、过宽、过高。焊点间距与材料种类、厚度、

接头形式有关。

上述问题中的具体方法和数据等可参考有关焊接手册。

九、焊机使用及故障维修处理：

1、焊机输出中工件与焊枪的极性接法(TIG 为正极性接法)。

工件接电源输出端的正极，焊枪接电源输出端的负极，此接法为正接

法 (DCSP) 。反之为负接法 (DCRP) 。

168

2、维修常见问题解答思路

1) 参数调节问题。

实际交流焊接中，由于母材的成分不同，焊接位置的不同，所需要

调节的焊接参数也是不同的，在焊接规范中给出的参数也只是参考值，

实际焊接还需要微调。

交流焊接的负半周，作用主要是清理氧化膜，同时它会对钨极产生

负面的影响：调节越大，钨极烧损越严重。在同样清理的效果下，减小

清理时间比例，增大交流偏置比例，能获得较大的熔深，提高生产率，

延长钨极寿命。一般情况下，频率 50Hz，清理时间调节在-10~0 之间，

交流偏置调节在-5-5 之间。

2) 焊机主回路出现硬件故障。

与其他常规焊机不同，WSME 焊机在主回路部分增加了二次逆变，

使输出变成交流方波，二次逆变采用两只 IGBT，由 EXB841 驱动，它与

一次逆变独立分开。所以，当选用交流档，焊机不能正常起弧时，此时

切换到恒流直流状态下，看焊机是否正常工作。若仍不起弧，则二次整

流部分及前面回路有问题，按照常规焊机的维修检查故障点；反之，若

焊机正常工作，则二次逆变损坏，停机 3－5 分钟后（此段时间内，不

要用手触摸二次 IGBT，防止高压），用万用表测量二次 IGBT 模块是否

击穿（此时应该把 IGBT 上的螺丝及连接到 IGBT 的驱动线插头拔下来），

测量外围保护电路有无异常（二极管是否击穿、电容是否损坏或容量是

否不够）。

3) 前面板问题：前面板参数无法调节

a、主控板到前面板的连线及接头接插不好，内部断线。b、主控板

故障：cpu、接头虚焊。c、旋转编码器坏。d、供电电源故障。

4) 控制板的判断：

一次逆变由驱动板单独控制，测量参照第二章第九节，驱动板 P2

（3-4）为给定信号，焊机工作时，由主控板提供 0-5V 左右的电压，驱

动板输出脉宽不同的波形来控制 IGBT 工作。主控板至驱动板间插头电

压：空载为 0V；选择直流，焊机输出短接，按焊枪开关，大于 4V 则驱

动板有故障；小于 1V 则主控板有故障。

二次逆变的 IGBT 由主控板上 EXB841 控制，通过单片机输出相位不同

的脉冲信号，使 IGBT 交替导通，发光二极管亮。

IGBT 损坏后，一定要测量驱动线路及 EXB841 是否损坏，IGBT 的测

量方法参照第二章第六节，EXB841 的测量方法如下：

1、断电测量：测量电阻：RR1、RR2 阻值为 10 欧姆，测量二极管 D1、

D3，发光二极管 D2、D4 是否损坏（击穿或断路）。

2、通电测量：先断开三相整流桥的正负极连线（接上压敏电阻），

打开电源，测量 EXB841 的 9 脚对 1脚之间的电压应为-5V。 169

EXB841 脚号排列如下图：

EXB841 接线图：

3、故障现象及维修：

（1）当二极管模块 DKR200AB60、FRS300BA50 烧坏时，WSME-500、630

只有高频而无输出，而 WSME-315(Ⅱ)则选用的是共阴共阳整流模

块 DW2F200N060S(共阴)、DW2F200P060S（共阳）。

（2）交流断弧时，检查：

a、 输出电缆是否过长；

b、 再检查输出电缆是否盘在一起：

c、 检查气管是否漏气。

（3）在焊丝填丝焊接过程中，当焊缝出现不熔现象或焊丝填不进熔池中

去的现象时，此时应该检查：

a、 焊接电流是否合适（对板厚的电流要适中）；

D1

SR107

D2

LED

RR1

10/2W

C33uf

6

3

1

915

14

EXB8

412

VCC

C

G

E

IGBT

170

b、清理电流是否太小（对板厚的电流要适中）；

c、清理时间是否太小。

（4）当出现过热保护、过流保护、过压保护或缺水保护时保护显示灯亮，

此时焊机自动停机。保护代码如下：

a、 显示 801，焊机二次逆变过压保护。偶尔出现时，重新开机即

可正常工作，若连续出现时，则可能二次 IGBT 被击穿。此时应该

重新更换模块和主控板。

b、 显示 802 或 803，焊机过流保护。偶尔出现时，重新开机即可

正常工作，若连续出现时，则可能二次 IGBT 被击穿，此时应该重

新更换模块和主控板。

c、 显示 804，焊机热保护，停止工作，等待降温。检查温度继电

器是否损坏。WSME-315 的是 70º一个；WSME-500 的是 70º两个、85

º一个；WSME-630 的是 70º三个。

d、 显示 805，空载时长时间按下焊枪开关或者焊枪开关损坏。其

中 WSME-315(Ⅱ)使用的是脚踏开关，由于操作的频繁性，很容易

造成脚踏开关损坏，从而出现 805 保护。此时应该松开脚踏开关或

检查是否损坏。

e、显示 806，缺水保护，检查：

① 水箱水压是否达到标准；

② 水箱是否有水；

③ 水箱水温是否过高；

④ 水箱中的水路是否通畅无阻；

其中当焊枪发热时，要格外检查②﹑③﹑④项。

注：如果选用气冷焊枪，可以同时按住参数设定旋钮与参数

调节旋钮，约 3 秒钟后，缺水保护取消；反之，若选用水冷时，

同时按住两旋钮，设置成缺水保护。

（5）表面成形不好，工件发乌不亮：

a 清理电流是否太大；

b 清理时间是否太长。

（6） 焊接过程中，出现气孔：

a 检查焊接工件及焊丝表面是否没有清理干净；

b 氩气是否保护好，气管是否有漏气的地方。

十、主回路图

171

WSME-315Ⅱ主回路图

N6

N5

C12

T2L3

R1

D3

F1

D2

D1

C6

C3

C2

C1

N4

N2

N3

N1

C15

C16

R2 R

3

L2

M1

9V

J8(3)

J8(1)

RED P3(1)

P3(2)

P1(1

)

P2(2

)

P3(3

)

交流

输出

OUT

1

12

1

2

3

J4J3(1)

J3(2)

P2(4

)

P2(3

)

C6

C5

A

E6

G6

E5

G5

E4

G4

E1

G1

E2

G2

KZB

板

QD

B板

E6

E5

G6

G5

E4

E3

E2

E1

G4

G3

G2 G

1

K1

L1

ZX7-

400 Ⅲ

19V

19V

显示

板

38V

J4(B

)

恒流

/脉冲选择

键

交流

/直流选

择键

19V

19V

C23

C22

J13(8)

J7(5)

J7(6)

J12(3)

J12(2)

J12(1)

J11(1)

J11(2)

J11(3)

J2(1)

J2(3)

J2(2)

J1(1

)

J1(3

)

J10(

1)

松下

6芯插头

高频盒

两步

/四步

选择

键

J5J7(5

)

J7(6

)

功能选

择键

参数

设定

编码器

G3

E3

R5

R4

+

C6

WSM

EⅠ

1 2

3 4 5 11 12

1 2

3 4 5 6 7 8

-

T3

380V

T4

T61

3 4

1 2

J7(1)

J7(2)

J7(7

)

DF(

1)

C4

C10

C11

C21

2 3 4 5 6

JJ1(

3)

JJ1(

5)

JJ1(

7)

P1(1

)

P1(3

)

T4(7

)

38V

6 7 8

J1(1

)

J1(3

)

10V

9 10 22V

380V

22V

9 10 11 12 13 14 9V15 16

J13(

1) A1(

1)

T5(4

)

JI0(

5)

J10(

2)

J7(5

)

JI0(

4)

J 10(

1)

J7(6

)

J13(

6)J1

3(5)

J13(

4)

J13(

3)

J13(

2)J1

3(1)

J10(

2)

J10(

4)J1

0(5)

水流开关（1）

水流开关（2）

J7(7)

J7(8)DF(2)

T3(11)

43

R7

S11

参数调

节编

码器

P(2)

J1(1

)

J1(3

)

J13(

2)

A1(

3)

J13(

8)

J13(9)

C20

JJ1(

1)

J14(1)

J14(2)

加键

碱键

加速键

左键

右键

加速键

C18

R8

J5(B

)

D4 D

5

T3

C8

C9

C7

IGB

T阻容吸

收板

C4

C5

C24

C25

J2(4)4

T1

172

WSME-500Ⅱ、630Ⅱ主回路图

N6

N5

C12

T2L3

R1

D3

F1

D2

D1

C6

C3

C2

C1

N4

N2

N3

N1

C15

C16

R2 R

3

L2

M1

9V

J8(3)

J8(1)

RED P3(1)

P3(2)

P1(1

)

P2(2

)

P3(3

)

交流输出

OUT

1

12

1

2

3

J4J3(1)

J3(2)

P2(4

)

P2(3

)

C6

C5

A

E6

G6

E5

G5

E4

G4

E1

G1

E2

G2

KZB

板

QDB

板

E6

E5

G6

G5

E4

E3

E2

E1

G4

G3

G2 G

1

K1

L1

ZX7-

400 Ⅲ

19V

19V

显示

板

38V

J4(B

)

19V

19V

C23

C22

J13(8)

J7(5)

J7(6)

J12(3)

J12(2)

J12(1)

J11(1)

J11(2)

J11(3)

J2(1)

J2(3)

J2(2)

J1(1

)

J1(3

)

J10(

1)

松下

6芯插头

高频

盒交流

/直流选择

键

恒流

/脉冲选择

键

两步

/四步选择

键

J5J7(5

)

J7(6

)

功能选择

键

参数设定

编码器

G3

E3

R5

R4

+

C6

WSM

EⅠ

1 2

3 4 5 11 12

1 2

3 4 5 6 7 8

-

T3

380V

T4

T61

3 4

1 2

J7(1)

J7(2)

J7(7

)

DF(

1)

C4

C10

C11

C21

2 3 4 5 6

JJ1(

3)

JJ1(

5)

JJ1(

7)

P1(1

)

P1(3

)

T4(7

)

38V

6 7 8

J1(1

)

J1(3

)

10V

9 10 22V

380V

22V

9 10 11 12 13 14 9V15 16

J13(

1) A1(

1)

T5(4

)

JI0(

5)

J10(

2)

J7(5

)

JI0(

4)

J10(

1)

J7(6

)

J13(

6)J1

3(5)

J13(

4)

J13(

3)

J13(

2)J1

3(1)

J10(

2)

J10(

4)J1

0(5)

水流开关（1）

水流开关（2）

J7(7)

J7(8)DF(2)

T3(11)

43

R7

S11

参数

调节

编码器

P(2)

J1(1

)

J1(3

)

J13(

2)

A1(

1)

A1(

3)

A1(

3)

J13(

8)

J13(9)

C20

JJ1(

1)

泄放

板

J14(1)

J14(2)

A2(

1)

A2(

2)

A3(4)

A3(5)

A3(

7)

加键

碱键

加速键

左键

右键

加速键

J5(B

)

D4 D

5

T3

C8

C9

C7

IGB

T阻容吸

收板

D6

E1

R6 A3(

1)

A3(1)

A3(2)A3(

4)

直流输出

C19

C18

M2

C5

C4

C5

R8

C24

C25

A3(3)

A3(6)A3(7)

C17

J2(4)4

T1

173