[發明專利]金屬過渡氣體保護焊接控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310007756.4
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN103071894A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 吳海音;王述琳
• 申請（專利權）人: 昆山安意源管道科技有限公司
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095;B23K9/16
• 代理公司: 昆山四方專利事務所 32212
• 代理人: 盛建德

技術領域

本發明涉及一種金屬過渡氣體保護焊接，具體是涉及一種金屬過渡氣體保護焊接控制系統（簡稱：ART）及其控制方法，適用于二次斬波式弧焊電源或逆變式電源的電弧控制。

背景技術

國內外的焊接設備廠家為提高焊接質量，一直進行著努力，傳統金屬過渡氣體保護焊接方法為：恒壓外特性的焊接電源輸出回路串聯一個電感量適中的串聯電抗器，電弧短路時，由于電感的存在，短路電流的上升率和液橋斷裂時的短路峰值電流均受到抑制，從而控制金屬過渡過程。但是電感量大小的選擇要適當，太小的電感造成電流的上升率及液橋爆斷電流過大，產生大量的氣濺，太大的電感在抑制短路電流上升速度和峰值電流的同時，會使短路時間增大，使液橋來不及收縮和過渡，導致固體短路發生，影響焊接過程的正常進行，此外，由于不同的焊接規范對電感的要求不同，因此該方法很難滿足焊接工藝的要求。

也有采用焊接電流波形控制配合電子電抗器的方法，該方法根據電弧各階段對電流波形的要求，設計一系列基于時間分配的電流波形，通過電子電抗器控制金屬熔滴過渡各個階段電流的變化率。但實際金屬過渡焊接各個階段關系復雜，并受焊接過程其它條件的隨機干擾，電流很難與電弧各個階段同步一致，因此實際的應用局限性大，不易于實現控制功能。

也有采用檢測短路過程對電弧實時控制的方法，該方法通過對電弧和短路過程進行檢測和控制，存在以下問題：（1）熔滴短路液橋電阻很小，但受各種因素的影響，很難準確的將其檢測出來。（２）短路液橋收縮過程是加速的，因此在檢測出液橋即將破斷時，再控制焊接電源的輸出電流，其響應有可能滯后，影響焊接過程的控制。

也有采用復合電源外特性控制的方法，該方法對焊接電弧中的燃弧、短路瞬間，液橋的頸縮與破斷及電弧重燃各個階段，進行閉環控制，電源的外特性，有如下的特點：（１）當熔滴與熔池發生短路時，電源輸出一個很小的電流，讓熔滴在熔池表面鋪展，防止瞬間短路飛濺的發生。（２）當熔滴在熔池表面鋪展，形成穩定的液橋后，電流以較大的增長率上升到適當的短路峰值電流，使短路液橋在該電流下收縮，形成縮頸。（３）短路液橋收縮的后期，既破斷前夕，短路電流迅速降低，液橋在小電流下破斷，形成無飛濺熔滴。（４）在液橋破斷，電弧重新引燃的同時，電源會立即在一段時間輸出熔深控制外特性，生成一個較強的燃弧脈沖電流，增加燃弧能量和焊縫熔深，該熔深控制外特性的作用時間可以根據熔深的要求進行調節和預置，以使在相同送絲速度下獲得不同的熔深。（５）在燃弧脈沖過后，電弧會自動進行弧長檢測和控制狀態，控制電弧長度及熔滴大小。使用這種控制方法，熔深顯著增加，焊縫成形良好，具有較好的焊接工藝效果，但是如何正確檢測焊接輸出液橋直徑和收縮狀態，對熔滴過渡進行控制，一直是焊機行業待解決的難題。也是熔滴過渡控制的核心所在。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出一種金屬過渡氣體保護焊接控制系統及控制方法，能夠準確檢測金屬過渡時燃弧、短路狀態的變化，精確可靠地對焊接熔滴液橋的收縮狀態進行預判斷，從而實現焊接電弧熔滴過渡過程的全數字化控制，達到精確控制燃弧能量和焊縫熔深的目的。

本發明的技術方案是這樣實現的：