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摘要：KR系列二氧化碳气体保护焊机以其先进的控制技术、良好的焊接性能以及高可靠性得到了众多用户的认可，但是二氧化碳气体保护焊相对于手工电弧焊又比较复杂，因此在使用过程中出现一些问题是在所难免的，维修人员要根据操作人员的故障现象描述以及自身专业知识对焊机故障做出合理判断，通过检查测试找出故障点用合格的元件更换损坏件。
关键词：气体保护焊机;控制技术;焊接性能;电弧焊;故障;元件
一、 简介
KR500气体保护焊的电流密度大，电弧热量集中，焊丝的融敷大，远大于焊条电弧焊，其生产率是焊条电弧焊的1至4倍;电弧热能利用率高实心焊丝基本没有焊渣或焊剂消耗能量，焊接成本低，其成本只有埋弧焊、焊条电弧焊40-50%，因此气体保护焊是目前较为廉价的焊接方法;气体保护焊的热量集中，加热面积小，并且气体从喷嘴喷向焊件，可以带走一些焊件的热量，从而使焊接热影响区减小，焊接变形明显减小，角变形为千分之五，不平度只有千分之三，尤其在焊接薄板时更为突出;气体保护焊对铁锈和水分的敏感性比埋弧焊和氩弧焊低，对工件品质和环境要求相对较低;气体保护焊的焊缝抗裂性能高，焊缝低氢且含氮量也较少，焊接飞溅小，当采用超低碳合金焊丝或药芯焊丝，或在CO2中加入Ar，都可以降低焊接飞溅;因此KRⅡ500气体保护焊机在中车齐齐哈尔车辆有限公司得到了广泛应用[1]。
二、 电气工作原理
KR500气体保护焊机电气系统主要由电源主回路、程序控制电路、控制电路、触发电路和送丝机控制电路等组成。各个电路组合成一个整体，是实现焊机优良性能不可或缺的一部分[2]。其主要作用如下：
1. 焊机电源是焊机的核心部分，是为焊接电弧提供焊接能量的专用设备。
2. 程序控制电路实现了收弧选择、焊接控制、提前送气以及报警等功能，集成模块的使用减少了分离元件从而提高了焊机的可靠性。
3. 控制电路控制着焊枪开关和点动开关、焊接电压电流基准信号以及运算、电流检测和过流保护以及稳压等工作，各种复杂的运算保证了焊接的顺利进行。
4. 触发电路的作用是产生触发脉冲来触发主晶闸管，并且通过对触发脉冲相位的控制来控制主晶闸管的导通角，来调节焊接电压的大小。
5. 送絲机控制电路可以调节送丝速度，从而调节焊接电流，还可以实现平稳送丝和制动等功能。
三、 常见故障分析
1. 电源主电路常见故障及处理方法
电源主回路的作用是提供焊接所需能量。电路图如下：
1.1KR500焊机主回路的特点：
KR500系列焊机主回路采用双反星形带平衡电抗器的晶闸管整流电路。电路主要由主变压器Tr1、六个主回路晶闸管SCR1-SCR6和平衡电抗器IPL及滤波电抗器DCL等组成。其主要特点如下：
（1）主变压器次级接晶闸管阴极，这样既便于安装，又能减少触发信号彼此间的影响，从而保证输出波形的稳定性。
（2）变压器的两个次级线圈极性相反，消除了变压器中的直流安匝，从而减少铁芯体积。
（3）采用了平衡电抗器。这种电路中，两组整流电路的整流电压平均值相等，但其瞬时值并不相等、采用平衡电抗器后，两组整流电压瞬时值相差的部分由平衡电抗器承受，但两组整流电路互不干扰。普通六相半波整流电路，每只晶闸管导电时间短（60度）。电流峰值ID较高，变压器利用率低，采用平衡电抗器后，可有两只晶闸管同时导通，导电时间均为120度。每只管子的峰值电流仅为1/2ID，提高了变压器的利用率。
1.2 KR500焊机主回路常见故障及处理方法
（1）接触器“MS”不全吸和或者吸合不严就会造成焊机缺相，故障体现为当按下焊接开关时空载电压低。排除方法：在焊机后面板输入电源接线端子处测量三相输入电压，确定不是电源问题之后切断电源检查接触器触点闭合情况。空载电压低还有一种是由于主变一次侧与接触器断线导致缺相造成。
（2）送电后风扇不转导致主变过热报警停止工作。此时应该拆开焊机右侧板，目测控变是否因为次级线圈短路而出现烧痕，如果目测无问题接下来断开控变负载检查次级各绕组的输出电压，若数值正常说明控变无故障。冷却风扇绕组短路或者因机械问题导致负载过重也会引起保险“FU1”烧毁，必要时将其断开进行判断。
（3）焊接时电流小导致引弧困难主变震动。这种情况很有可能是可控硅损坏导致，检查并更换可控硅即可。
2. 控制电路焊接基准信号电路常见故障及处理办法
2.1焊接基准电路如下图所示：
这个电路中，由IC14A、C3、R3、R4、R5组成的振荡电路产生频率为1KHz的交流方波，此交流方波电压经分压输出后作为电压电流运算的基准信号，此交流方波如下图所示。
（1）IC14A1脚产生交流方波信号经电阻R2和电阻R12由2点输出到焊接电压调节电位器VRV和焊接电流调节电位器VRA。此时电压处于正半波时，二极管 DA导通，由电阻R12和焊接电压调节电位器VRV对其分压后，经电压跟随器IC14B分别输入到IC14C的反向端和IC14D的同向端。调节VRV既可调节输入电压的大小，此时IC14C的7脚输出为负电压，二极管D3截止，这一路无输出。而IC14D的10脚输出为正电压，二极管D5导通，此电压经过D5，VR1、R7形成反馈，调节VR1即可以调节放大倍数，IC14D10脚的电压由D5输出，经电容滤波后及电阻分压后输入到IC15A同向端，由E点输出电压基准信号，此信号的大小受VRV控制（见图四）。
（2）当交流方波电压处于负半波时，二极管DB导通，此时由电阻R12、焊接电流调节电位器VRA和RC对其分压后，输出电压值的大小由VRA来调节。此时，IC14C的7脚输出为正电压，二极管D3导通，此电压经过D3，VR2、R11形成反馈，调节VR2即可以调节放大倍数，IC14C7脚的电压由D3输出，经电容C5滤波平滑后，由R21输入到IC15B的同相端5脚，放大后的F点输出电流基准信号，此信号的大小受VRA控制（见图四）。而IC14D的10脚输出电压为负电压，二极管D5截止，所以此时这一路无输出。
图四、VRV和VRA波形
四、 KR500焊机减少故障率的措施
对外部环境的要求：严格控制电网电压质量，使焊机在额定电压允许的波动范围内工作;工作场所要干燥避免雨林，尽量不要在灰尘较大或高温场所应用，还要避免焊机周围存在干扰的高频信号。对维修人员的要求：焊机要做到定期检修，发现P板上有元气件损坏时，在未查出原因及排除前，不能换上好的P板或者保险就立即通电试验，避免因盲目通电造成二次损坏。对操作者的要求：在使用时如果发现焊机冒烟、打火、异味、异常过热、异常声音等现象时应立即关机，找维修人员进行故障处理。
五、 参考文献
[1]史耀武.焊接技术手册[M].福州：福建科学技术出版社，2005.
[2]松下电器（中国）焊接学校. KR500CO2气体保护系列焊机工作原理与维修.
关键词：气体保护焊机;控制技术;焊接性能;电弧焊;故障;元件
一、 简介
KR500气体保护焊的电流密度大，电弧热量集中，焊丝的融敷大，远大于焊条电弧焊，其生产率是焊条电弧焊的1至4倍;电弧热能利用率高实心焊丝基本没有焊渣或焊剂消耗能量，焊接成本低，其成本只有埋弧焊、焊条电弧焊40-50%，因此气体保护焊是目前较为廉价的焊接方法;气体保护焊的热量集中，加热面积小，并且气体从喷嘴喷向焊件，可以带走一些焊件的热量，从而使焊接热影响区减小，焊接变形明显减小，角变形为千分之五，不平度只有千分之三，尤其在焊接薄板时更为突出;气体保护焊对铁锈和水分的敏感性比埋弧焊和氩弧焊低，对工件品质和环境要求相对较低;气体保护焊的焊缝抗裂性能高，焊缝低氢且含氮量也较少，焊接飞溅小，当采用超低碳合金焊丝或药芯焊丝，或在CO2中加入Ar，都可以降低焊接飞溅;因此KRⅡ500气体保护焊机在中车齐齐哈尔车辆有限公司得到了广泛应用[1]。
二、 电气工作原理
KR500气体保护焊机电气系统主要由电源主回路、程序控制电路、控制电路、触发电路和送丝机控制电路等组成。各个电路组合成一个整体，是实现焊机优良性能不可或缺的一部分[2]。其主要作用如下：
1. 焊机电源是焊机的核心部分，是为焊接电弧提供焊接能量的专用设备。
2. 程序控制电路实现了收弧选择、焊接控制、提前送气以及报警等功能，集成模块的使用减少了分离元件从而提高了焊机的可靠性。
3. 控制电路控制着焊枪开关和点动开关、焊接电压电流基准信号以及运算、电流检测和过流保护以及稳压等工作，各种复杂的运算保证了焊接的顺利进行。
4. 触发电路的作用是产生触发脉冲来触发主晶闸管，并且通过对触发脉冲相位的控制来控制主晶闸管的导通角，来调节焊接电压的大小。
5. 送絲机控制电路可以调节送丝速度，从而调节焊接电流，还可以实现平稳送丝和制动等功能。
三、 常见故障分析
1. 电源主电路常见故障及处理方法
电源主回路的作用是提供焊接所需能量。电路图如下：
1.1KR500焊机主回路的特点：
KR500系列焊机主回路采用双反星形带平衡电抗器的晶闸管整流电路。电路主要由主变压器Tr1、六个主回路晶闸管SCR1-SCR6和平衡电抗器IPL及滤波电抗器DCL等组成。其主要特点如下：
（1）主变压器次级接晶闸管阴极，这样既便于安装，又能减少触发信号彼此间的影响，从而保证输出波形的稳定性。
（2）变压器的两个次级线圈极性相反，消除了变压器中的直流安匝，从而减少铁芯体积。
（3）采用了平衡电抗器。这种电路中，两组整流电路的整流电压平均值相等，但其瞬时值并不相等、采用平衡电抗器后，两组整流电压瞬时值相差的部分由平衡电抗器承受，但两组整流电路互不干扰。普通六相半波整流电路，每只晶闸管导电时间短（60度）。电流峰值ID较高，变压器利用率低，采用平衡电抗器后，可有两只晶闸管同时导通，导电时间均为120度。每只管子的峰值电流仅为1/2ID，提高了变压器的利用率。
1.2 KR500焊机主回路常见故障及处理方法
（1）接触器“MS”不全吸和或者吸合不严就会造成焊机缺相，故障体现为当按下焊接开关时空载电压低。排除方法：在焊机后面板输入电源接线端子处测量三相输入电压，确定不是电源问题之后切断电源检查接触器触点闭合情况。空载电压低还有一种是由于主变一次侧与接触器断线导致缺相造成。
（2）送电后风扇不转导致主变过热报警停止工作。此时应该拆开焊机右侧板，目测控变是否因为次级线圈短路而出现烧痕，如果目测无问题接下来断开控变负载检查次级各绕组的输出电压，若数值正常说明控变无故障。冷却风扇绕组短路或者因机械问题导致负载过重也会引起保险“FU1”烧毁，必要时将其断开进行判断。
（3）焊接时电流小导致引弧困难主变震动。这种情况很有可能是可控硅损坏导致，检查并更换可控硅即可。
2. 控制电路焊接基准信号电路常见故障及处理办法
2.1焊接基准电路如下图所示：
这个电路中，由IC14A、C3、R3、R4、R5组成的振荡电路产生频率为1KHz的交流方波，此交流方波电压经分压输出后作为电压电流运算的基准信号，此交流方波如下图所示。
（1）IC14A1脚产生交流方波信号经电阻R2和电阻R12由2点输出到焊接电压调节电位器VRV和焊接电流调节电位器VRA。此时电压处于正半波时，二极管 DA导通，由电阻R12和焊接电压调节电位器VRV对其分压后，经电压跟随器IC14B分别输入到IC14C的反向端和IC14D的同向端。调节VRV既可调节输入电压的大小，此时IC14C的7脚输出为负电压，二极管D3截止，这一路无输出。而IC14D的10脚输出为正电压，二极管D5导通，此电压经过D5，VR1、R7形成反馈，调节VR1即可以调节放大倍数，IC14D10脚的电压由D5输出，经电容滤波后及电阻分压后输入到IC15A同向端，由E点输出电压基准信号，此信号的大小受VRV控制（见图四）。
（2）当交流方波电压处于负半波时，二极管DB导通，此时由电阻R12、焊接电流调节电位器VRA和RC对其分压后，输出电压值的大小由VRA来调节。此时，IC14C的7脚输出为正电压，二极管D3导通，此电压经过D3，VR2、R11形成反馈，调节VR2即可以调节放大倍数，IC14C7脚的电压由D3输出，经电容C5滤波平滑后，由R21输入到IC15B的同相端5脚，放大后的F点输出电流基准信号，此信号的大小受VRA控制（见图四）。而IC14D的10脚输出电压为负电压，二极管D5截止，所以此时这一路无输出。
图四、VRV和VRA波形
四、 KR500焊机减少故障率的措施
对外部环境的要求：严格控制电网电压质量，使焊机在额定电压允许的波动范围内工作;工作场所要干燥避免雨林，尽量不要在灰尘较大或高温场所应用，还要避免焊机周围存在干扰的高频信号。对维修人员的要求：焊机要做到定期检修，发现P板上有元气件损坏时，在未查出原因及排除前，不能换上好的P板或者保险就立即通电试验，避免因盲目通电造成二次损坏。对操作者的要求：在使用时如果发现焊机冒烟、打火、异味、异常过热、异常声音等现象时应立即关机，找维修人员进行故障处理。
五、 参考文献
[1]史耀武.焊接技术手册[M].福州：福建科学技术出版社，2005.
[2]松下电器（中国）焊接学校. KR500CO2气体保护系列焊机工作原理与维修.