[發(fā)明專利]一種具有良好焊接波形的數(shù)字化焊機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210004298.4
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102554409A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜長祿;余棉水;溫自力;溫清松
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州市長勝焊接設(shè)備實業(yè)有限公司
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;B23K9/095;B23K9/16
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 王振英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電焊機控制系統(tǒng)，尤其是一種能夠具有良好焊接波形的數(shù)字化電焊機。

背景技術(shù)

目前的氣體保護焊焊機一般采用模擬電路進行控制，請參閱圖1，通過IGBT等開關(guān)器件控制焊機的輸出。焊機的輸出反饋的檢測的一般為輸出電壓、輸出電流或者二者的綜合，通過與參考給定輸入信號的形式獲得誤差信號。對該誤差信號進行比例積分(PI)控制方法得到具有穩(wěn)態(tài)精度和抗高頻和抗干擾能力的控制信號來對IGBT的導通情況進行控制。

由于模擬焊機的控制元件數(shù)量眾多，對焊接電流、電壓的控制能力有限，難以滿足人們對焊接加工的高性能要求。由于模擬控制系統(tǒng)的參數(shù)由獨立的電阻、電容等分立元件決定，導致焊接控制系統(tǒng)調(diào)試復雜；同時電阻、電容的參數(shù)分布影響導致焊機的控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)各異，穩(wěn)定性能差，影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

基于以上原因，在氣體保護焊的實際操作的關(guān)鍵技術(shù)是在對焊機的焊接參數(shù)匹配、調(diào)試以及焊接工藝的配合掌握，只有各種焊接參數(shù)匹配得當時才能焊出好的工藝效果，降低焊接過程中的飛濺現(xiàn)象，改善焊縫成形。由于這些參數(shù)都是一個相對值，很不精確，要靠焊接作業(yè)人員熟練掌握。作業(yè)人員根據(jù)焊材的特性和工藝要求調(diào)整各種焊接參數(shù)，而調(diào)整的途徑則是聽聲音、看現(xiàn)象、看效果，焊接效果的好壞全憑操作工的焊接水平。傳統(tǒng)焊機在使用過程中對焊接操作人員的技術(shù)依賴性強，但培養(yǎng)一個熟練的氣體保護焊的操作人員需要兩個月的時間，這要靠師傅言傳身教，耗費許多焊接材料以作練習。

在氣體保護焊中，飛濺主要產(chǎn)生在由燃弧轉(zhuǎn)向短路和由短路轉(zhuǎn)向燃弧的兩個短路過渡區(qū)內(nèi)。短路初期，電流過大會導致熔滴過分長大而脫落，在CO2氣體沖擊下產(chǎn)生飛濺；當熔滴和熔池接觸時，熔滴成為焊絲和熔池的連接橋梁，形成液體小橋，并通過該小橋使電路短路。短路之后電流逐漸增加，小橋處的液體金屬在電磁收縮力的作用下急劇收縮，形成很細的縮頸。隨著電流的增加和縮頸的減小，小橋處的電流密度很快增加，對小橋急劇加熱，造成過剩能量的積聚，最后導致小橋發(fā)生氣化爆炸，同時引起金屬飛濺。在這兩個過渡區(qū)都存在電流密度過于集中的問題，因而降低短路初期和液橋破斷瞬時的電流，減少小橋電爆炸能量，軟化狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程成為降低飛濺的主要方法。

改善焊縫成形主要方法是控制輸入給焊縫和焊絲的熱量，即控制焊接電流的有效值。在燃弧期，施加固定燃弧脈沖電流來控制熔滴大小的均勻。調(diào)節(jié)焊接電流的衰減時間，調(diào)整輸入給焊縫的熱量。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是要提供一種能夠防止焊接過程產(chǎn)生飛濺、并且具有良好焊接波形的數(shù)字化焊機。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的一種具有良好焊接波形的數(shù)字化焊機采用的技術(shù)方案如下：

一種具有良好焊接波形的數(shù)字化焊機，包括：

逆變主電路單元，用于控制焊機輸出電路開啟/關(guān)閉；和

信號檢測單元，用于檢測焊機輸出電路的電流信號和電壓信號；及

PWM控制單元，與所述逆變主電路單元連接，根據(jù)控制器發(fā)出的控制器信號控制該逆變主電路導通/關(guān)閉；和

狀態(tài)檢測單元，根據(jù)所述信號檢測單元檢測的信號判斷當前焊機輸出電路的輸出狀態(tài)；以及

控制器，接收信號檢測單元的檢測信號以及所述狀態(tài)檢測單元的狀態(tài)判斷，對所述PWM控制單元進行控制。

具體的，所述逆變主電路單元包括兩個并聯(lián)的橋臂、一電容和一變壓器，其中每個橋臂上串聯(lián)有兩個開關(guān)器件，該開關(guān)器件的控制端與所述PWM控制單元連接；所述變壓器的原邊串聯(lián)在該兩橋臂之間，所述電容與所述該變壓器原邊串聯(lián)，該變壓器的副邊連接到焊機的輸出端。

進一步，所述開關(guān)器件為包括IGBT開關(guān)器件。

具體的，所述PWM控制單元包括PWM控制器、誤差放大器、零電壓比較器和輸出鎖存器以及驅(qū)動器，該PWM控制器根據(jù)所述控制器的控制器信號發(fā)出的信號經(jīng)所述誤差放大器放大、零電壓比較器和輸出鎖存器進行鎖存后輸出給驅(qū)動器，驅(qū)動該逆變主電路單元的開關(guān)器件，控制逆變主電路單元導通/關(guān)閉。

具體的，所述信號檢測單元檢測的電流信號傳送至所述PWM控制單元的PWM控制器，所述PWM控制器根據(jù)該電流信號進行延時。

優(yōu)選的，所述PWM控制器為PWM專用芯片UC3846。