[發明專利]一種短路過渡焊接系統的控制方法

無效

• 申請號: 200810239383.2
• 申請日: 2008-12-12
• 公開（公告）號: CN101428368A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 黃鵬飛;盧振洋;古金茂;殷樹言
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術領域

本發明涉及一種短路過渡焊接系統的控制方法，屬于焊接方法設備及自動化領域。

背景技術

氣體保護焊早在1883年由俄國工程師提出來，到20世紀30年代，美國學者首先發明惰性氣體保護焊。這種方法用于有色金屬焊接取得了很好的效果，但用于黑色金屬的焊接卻不理想。直到上世紀50年代初期，蘇聯的柳巴夫斯基、諾沃日洛夫與日本的關口春次郎分別研究成功二氧化碳氣體保護焊，才使得黑色金屬的焊接得到更好的實現。二氧化碳氣體保護焊采用的熔滴過渡形式不同于惰性氣體的焊接，主要為短路過渡，由于此方法具有比如生產效率高、焊接成本低、焊接質量好、焊接適應性強等眾多的優點，使其迅速得到推廣。隨著人們研究的加深，短路過渡這種方法也由僅僅采用CO₂氣體作為保護氣而擴大到采用MIG/MAG焊中，體現了短路過渡方法的巨大發展空間。然而，以往人們采用這種焊接方法的設備基本都采用直流反接(即電極為正極性，波形圖如圖3所示)，沒有人采用交流焊接方法實現。

隨著世界經濟的發展，人們對焊接提出了不同的要求，比如更多的場合需要薄鐵板的焊接，因此利用焊接時焊絲電極為正或為負時對焊絲和母材不同的熱效應，來滿足實際生產條件的需要不失為一種很好的選擇。在此背景下，日本OTC公司提出了一種極性切換的短路電弧焊接方法(CN?1775444A)，該方法是根據實際焊接中能量的需要，在連續保持一定個數的EP(電極為正)周期后，通過控制手段，使焊接過程變為EN(電極為負)極性，并保持一定的周期個數。通過不停的EP、EN極性的變化及變化的比率的不同，來實現焊接過程的能量控制。其特點是每次電極極性的轉變均在短路階段，此時由于沒有電弧，故不存在電弧引燃的問題，故也不需要增加穩弧設備，其特點是控制簡單。但是由于其電極從EN到EP和從EP到EN的極性轉變時刻均被限制在短路階段，因而造成其在實際焊接中具有很大的局限性，其缺點如下：由于其極性的轉變均選擇在短路時，故造成其燃弧階段會出現EP和EN兩種情況。而在EN時，由于焊接過程的電弧排斥力的作用，使焊接燃弧后期熔滴整形階段的熔滴過渡存在較大排斥，容易產生飛濺，使焊接過程存在不穩定。

發明內容

本發明的目的在于克服了現有焊接系統的上述缺陷，提供了一種短路過渡焊接系統的控制方法。本系統以數字化技術來控制的交流短路過渡系統，在每一個短路周期中，燃弧初始時段電弧處于EN階段，此時由于陰極壓降較大，所以電弧熱量主要用于熔化焊絲，而隨后的時間電流下降，能量降低，電弧轉換為EP極性。此時電弧對熔滴的阻礙作用較弱，熔滴過渡順暢，焊接過程穩定。

本發明的設計思想為：結合先進的數字化控制技術，采用數字化芯片DSP和CPLD相結合的控制手段，完成交流短路過渡焊接過程的控制。在焊接過程中的短路階段進行直流反接(DCEP)到直流正接(DCEN)的極性轉換，在燃弧階段進行DCEN到DCEP的極性切換，實現每個焊接周期都進行能量控制的目的，提高能量控制的連續性。其發明的原理為：在DCEN時，電極為負，此時對焊絲的熔化速度很快，可以提高焊絲的熔化速度，而此時由于母材為正極，對其熱輸入較少，則減少對母材的熔深；而在電極為DCEP時，焊絲為正極性，此時對焊絲熔化較少，而對母材的熔化速率較大。這樣通過EN比率的調節，可以實現焊接過程中對母材的熱數量控制，實現本發明的目的。

本發明的主要創新點如下：

1)本發明的交流短路過渡焊接方法，是在以恒定的送絲速度下，在每個包括連續的短路、燃弧狀態的焊接周期中，進行電極極性切換的交流短路過渡焊接方法。每個焊接周期(包括一個完整的短路和燃弧階段)中，均在短路階段的某一時刻(比如短路開始時刻)使電極極性由正(即DCEP)轉化為負(DCEN)，而在燃弧階段的某一時刻則由EN轉化為DCEP。這樣不但保障了每個焊接周期都能夠進行能量的調節，而且也保障了每次在燃弧后期的熔滴整形階段電極都處于正極性，這樣將能夠大大減少在電極為負時出現的排斥現象，促進焊接過程的穩定，減少飛濺的產生。