一種熔化電極電弧焊接控制裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種熔化電極電弧焊接控制裝置，包括：焊接電源、電壓采樣單元、電流采樣單元、DSP和脈沖電流調(diào)節(jié)單元，所述DSP進(jìn)一步包括電壓調(diào)節(jié)單元、短路判定單元、過渡控制單元和峰值設(shè)定單元。本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型的熔化電極電弧焊接控制裝置通過對(duì)電壓和脈沖電流的實(shí)時(shí)采樣，及時(shí)改變脈沖電流的參數(shù)，使得IpnTp始終滿足熔滴過渡的要求，確保外界干擾較大時(shí)，熔滴依然過渡順暢，且熔滴顆粒大小均勻。
【專利說明】一種熔化電極電弧焊接控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種適用于金屬粉芯焊絲的熔化電極電弧焊接控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬粉芯焊絲由薄鋼帶包裹藥芯粉制成，其焊接特性介于實(shí)芯焊絲和藥芯焊絲之間。相同電流下，流過金屬粉芯焊絲的電流密度更高，干伸長等效電阻更大，熔化速度更快。在使用普通氣體保護(hù)焊機(jī)焊接金屬粉芯焊絲時(shí)，由于金屬粉芯焊絲的等效電阻較大，改變了焊接回路的系統(tǒng)參數(shù)，影響了短路和燃弧狀態(tài)下的能量分布，這將導(dǎo)致焊接時(shí)出現(xiàn)熔合不良，飛濺偏大，全位置焊接不穩(wěn)定等問題。
[0003]為減小焊接飛濺，提高焊接速度，改善焊接成型，增強(qiáng)全位置焊接時(shí)的穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的做法是將焊接電流的波形被設(shè)計(jì)成脈沖形狀。為了達(dá)到熔化焊絲，并促進(jìn)熔滴過渡的目的，需將脈沖電流峰值幅值Ip設(shè)置得相對(duì)較高，脈沖電流峰值幅值Ip與脈沖電流峰值時(shí)間Tp符合如下關(guān)系:
[0004]IpnTp = C，其中C表示常數(shù)。
[0005]當(dāng)常數(shù)C處于合適的區(qū)間時(shí)，熔滴過渡順暢，焊接飛濺較小，焊接成型較好，焊接速度最高。
[0006]而為了達(dá)到預(yù)熱焊絲，并維持電弧發(fā)生的目的，需將脈沖電流基值幅值Ib設(shè)置得相對(duì)較低。
[0007]焊接過程中，電弧弧長會(huì)因?yàn)椴僮鲃?dòng)作、工件平整度、焊絲干伸長變化等各種因素發(fā)生變化，該變化會(huì)導(dǎo)致:
[0008]A.焊絲熔化效率發(fā)生變化；
[0009]B.1pnTp發(fā)生變化，繼而導(dǎo)致熔滴尺寸發(fā)生變化；
[0010]C.熔滴短路和斷弧發(fā)生的概率增加，導(dǎo)致焊接飛濺量上升，焊接穩(wěn)定性下降。
[0011]如圖1所示，脈沖電流實(shí)際值Ireal由于經(jīng)常受到回路阻抗變化、電弧路徑突變等因素的影響，無法完全追蹤脈沖電流設(shè)定值Iset，因此IpnTp在這些情況下是變化的，當(dāng)變化較大時(shí)，可能對(duì)熔滴過渡產(chǎn)生影響。
[0012]熔滴短路分為兩種，一種為瞬時(shí)短路，該短路一般發(fā)生在脈沖電流峰值持續(xù)時(shí)間結(jié)束后，此時(shí)熔滴已經(jīng)形成；另一種為長時(shí)短路，該短路一般發(fā)生在脈沖電流基值階段，焊絲根部未完全熔化，即與母材發(fā)生短路。這兩種短路的物理形態(tài)不一樣，產(chǎn)生的飛濺和對(duì)電弧的影響度也不一樣。
[0013]如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)通過改變脈沖電流基值時(shí)間Tb，達(dá)到抑制電弧平均電壓變化、穩(wěn)定電弧弧長的目的。該方法調(diào)節(jié)簡單，但反應(yīng)速度較慢，在外界干擾較大時(shí)，脈沖電流基值時(shí)間Tb變化較大，容易造成熔滴過渡不順暢，熔滴顆粒大小不一致，斷弧概率增加等問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0014]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于金屬粉芯焊絲的熔化電極電弧焊接控制裝置，確保焊接時(shí)熔滴顆粒大小均勻，熔滴過渡順暢。
[0015]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0016]一種熔化電極電弧焊接控制裝置，包括:焊接電源、電壓采樣單元、電流采樣單元、DSP和脈沖電流調(diào)節(jié)單元，
[0017]所述焊接電源，用以對(duì)焊接負(fù)載提供電壓和脈沖電流；
[0018]所述電壓采樣單元，用以采樣焊接電源的電壓；
[0019]所述電流采樣單元，用以采樣焊接電源的脈沖電流；
[0020]所述DSP，用以對(duì)采樣得到的電壓和脈沖電流進(jìn)行數(shù)字化處理，其包括:
[0021]電壓調(diào)節(jié)單元，利用采樣得到的電壓調(diào)節(jié)脈沖電流的基值幅值和基值時(shí)間；
[0022]短路判定單元，利用采樣得到的電壓與門限電壓比較，判定焊接負(fù)載處于短路狀態(tài)還是燃弧狀態(tài)，再根據(jù)脈沖電流判斷短路狀態(tài)是瞬時(shí)短路狀態(tài)還是長時(shí)短路狀態(tài)，并計(jì)算出瞬時(shí)短路狀態(tài)或長時(shí)短路狀態(tài)下的電流斜率；
[0023]過渡控制單元，用以檢測采樣得到的脈沖電流的峰值幅值真實(shí)值，并計(jì)算出相應(yīng)的脈沖電流峰值時(shí)間；
[0024]峰值設(shè)定單元，用以設(shè)定脈沖電流的初始峰值幅值；
[0025]所述脈沖電流調(diào)節(jié)單元，通過對(duì)DSP處理得到的參數(shù)和采樣得到的脈沖電流進(jìn)行計(jì)算，調(diào)節(jié)焊接電源中脈沖電流的參數(shù)。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的熔化電極電弧焊接控制裝置通過對(duì)電壓和脈沖電流的實(shí)時(shí)采樣，及時(shí)改變脈沖電流的參數(shù)，使得IpnTp始終滿足熔滴過渡的要求，確保外界干擾較大時(shí)，熔滴依然過渡順暢，且熔滴顆粒大小均勻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028]圖1是傳統(tǒng)技術(shù)中脈沖電流實(shí)際值與設(shè)定值的波形圖；
[0029]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中輸出電壓波形圖和焊接輸出電流波形圖；
[0030]圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4是本實(shí)用新型中輸出電壓波形圖和焊接輸出電流波形圖。
[0032]其中，1、焊接電源，2、電壓采樣單元，3、電流采樣單元，4、焊接負(fù)載，5、DSP，51、電壓調(diào)節(jié)單元，52、短路判定單元，53、過渡控制單元，54、峰值設(shè)定單元，6、脈沖電流調(diào)節(jié)單元，Ip、脈沖電流峰值幅值，Tp、脈沖電流峰值時(shí)間，Tb、脈沖電流基值時(shí)間，lb、脈沖電流基值幅值，I short、短路狀態(tài)下的電流斜率。
[0033]【具體實(shí)施方式】:
[0034]如圖3所示，一種熔化電極電弧焊接控制裝置，該裝置包括:焊接電源1、電壓采樣單元2、電流采樣單元3、DSP5和脈沖電流調(diào)節(jié)單元6。
[0035]上述的焊接電源I，用以對(duì)焊接負(fù)載4提供電壓和脈沖電流；電壓采樣單元2，用以采樣焊接電源的電壓；電流采樣單元3，用以采樣焊接電源的脈沖電流。
[0036]上述的DSP5，用以對(duì)采樣得到的電壓和脈沖電流進(jìn)行數(shù)字化處理，其包括:
[0037]電壓調(diào)節(jié)單元51，利用采樣得到的電壓調(diào)節(jié)脈沖電流的基值幅值Ib和基值時(shí)間Tb，當(dāng)采樣得到的電壓小于焊接電源所設(shè)定的電壓時(shí)，縮短脈沖電流的基值時(shí)間Tb，增大脈沖電流的基值幅值Ib，電壓實(shí)際值因此逐漸變大；當(dāng)采樣得到的電壓大于焊接電源所設(shè)定的電壓時(shí)，延長脈沖電流的基值時(shí)間Tb，減小脈沖電流的基值幅值Ib，電壓實(shí)際值因此逐漸變小，從而調(diào)節(jié)實(shí)際電壓與所設(shè)定的電壓接近一致；
[0038]短路判定單元52，利用采樣得到的電壓與門限電壓比較，判定焊接負(fù)載處于短路狀態(tài)還是燃弧狀態(tài):當(dāng)采樣得到的電壓大于門限電壓時(shí)，判定為燃弧狀態(tài)；當(dāng)采樣得到的電壓小于門限電壓時(shí)，判定為短路狀態(tài)；再根據(jù)脈沖電流判斷短路狀態(tài)是瞬時(shí)短路狀態(tài)還是長時(shí)短路狀態(tài):當(dāng)短路發(fā)生在脈沖電流峰值結(jié)束后2ms以內(nèi)時(shí)，判定為瞬時(shí)短路狀態(tài)；當(dāng)短路發(fā)生在脈沖電流基值階段時(shí)，判定為長時(shí)短路狀態(tài)，并計(jì)算出瞬時(shí)短路狀態(tài)或長時(shí)短路狀態(tài)下的電流斜率Ishort ；
[0039]過渡控制單元53，用以檢測采樣得到的脈沖電流的峰值幅值真實(shí)值，并計(jì)算出相應(yīng)的脈沖電流峰值時(shí)間Tp ；
[0040]峰值設(shè)定單元54，用以設(shè)定脈沖電流的初始峰值幅值Ip。
[0041]上述得到的參數(shù):電壓調(diào)節(jié)單元51得到的電壓調(diào)節(jié)脈沖電流的基值幅值Ib和基值時(shí)間Tb、短路判定單元52得到的短路狀態(tài)時(shí)的電流斜率Ishort、過渡控制單元53得到的脈沖電流峰值時(shí)間Tp、峰值設(shè)定單元54所設(shè)定的峰值幅值Ip以及通過電流采樣單元3采樣得到的脈沖電流共同作為輸入量輸入脈沖電流調(diào)節(jié)單元6中進(jìn)行計(jì)算，從而將焊接電源中脈沖電流的參數(shù)調(diào)節(jié)至適合熔滴過渡的數(shù)值。
[0042]通過該裝置控制得到的輸出電壓波形圖和焊接輸出電流波形圖如圖4所示，焊接負(fù)載4中的金屬粉芯焊絲在焊接過程中電弧穩(wěn)定，熔滴過渡順暢，受外界變化影響小，全位置焊接過程穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1.一種熔化電極電弧焊接控制裝置，其特征在于，包括:焊接電源、電壓采樣單元、電流采樣單元、DSP和脈沖電流調(diào)節(jié)單元， 所述焊接電源，用以對(duì)焊接負(fù)載提供電壓和脈沖電流； 所述電壓采樣單元，用以采樣焊接電源的電壓； 所述電流采樣單元，用以采樣焊接電源的脈沖電流； 所述DSP，用以對(duì)采樣得到的電壓和脈沖電流進(jìn)行數(shù)字化處理，其包括: 電壓調(diào)節(jié)單元，利用采樣得到的電壓調(diào)節(jié)脈沖電流的基值幅值和基值時(shí)間； 短路判定單元，利用采樣得到的電壓與門限電壓比較，判定焊接負(fù)載處于短路狀態(tài)還是燃弧狀態(tài)，再根據(jù)脈沖電流判斷短路狀態(tài)是瞬時(shí)短路狀態(tài)還是長時(shí)短路狀態(tài)，并計(jì)算出瞬時(shí)短路狀態(tài)或長時(shí)短路狀態(tài)下的電流斜率； 過渡控制單元，用以檢測采樣得到的脈沖電流的峰值幅值真實(shí)值，并計(jì)算出相應(yīng)的脈沖電流峰值時(shí)間； 峰值設(shè)定單元，用以設(shè)定脈沖電流的初始峰值幅值； 所述脈沖電流調(diào)節(jié)單元，通過對(duì)DSP處理得到的參數(shù)和采樣得到的脈沖電流進(jìn)行計(jì)算，調(diào)節(jié)焊接電源中脈沖電流的參數(shù)。
【文檔編號(hào)】B23K9/173GK204160022SQ201420501626
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】陳淑梅, 蘆葦 申請(qǐng)人:招商局重工（江蘇）有限公司, 招商局重工(深圳)有限公司, 深圳麥格米特電氣股份有限公司