[發明專利]一種基于正弦波調制脈沖的雙絲弧焊電源系統

無效

• 申請號: 201410111282.2
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103909323A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 薛家祥;陳振升;王磊磊;沈棟;恒功淳;李志寬;肖健
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/09
• 分類號: B23K9/09;B23K9/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及高速雙絲弧焊的技術領域，尤其是指一種基于正弦波調制脈沖的雙絲弧焊電源系統。

背景技術

隨著科技的發展，工業生產開始加強節能意識，提高資源利用率，同時要求產品盡可能輕量化，鋁合金因其重量輕耐腐蝕比強度高價格適中等優點，鋁合金類等輕質材料的應用越來越廣泛，從而對焊接工藝、質量和效率都提出了新的要求，對焊接要求也越來越高，尤其在對厚度<1.5mm的薄片鋁合金進行焊接時，容易焊穿等難題。脈沖MIG焊的出現解決了鋁合金類輕質材料無法有效焊接的難題，然而，要獲得良好的焊接效果，焊接工藝方法的不斷提高，同時需要對焊接輸入能量進行精確控制，提高焊接電弧的可控性，從而達到提高焊縫質量的目的。脈沖熔化極惰性氣體保護焊(以下簡稱脈沖MIG焊)具有熔滴可控且均勻可靠飛濺少焊縫成型美觀等優點，在目前工業生產實用中，是一種焊接質量較好的熔化極焊接方法，為解決鋁合金的諸多焊接技術難點，研究者在常規脈沖MIG焊接技術的基礎上開發出一種具有熔池攪拌作用的雙脈沖MIG焊接技術，早在20世紀末日本就開始應用其焊鋁，該技術能獲得較好的焊縫外觀和較高的焊接效率，并可減少氣孔氣泡發生率，細化焊縫晶粒。目前為止，雙脈沖MIG焊是鋁合金焊接的最佳解決方案之一，但不具備普遍的系統理論規律性。

同時雙絲焊的出現，提高熔敷速率一倍以上，還能有效地提高電弧熱效率，在相同熔敷速度的前提下有效減小熱輸入，對于防止焊接變形具有重要意義。雙絲焊具有單絲焊無法比擬的優勢，焊接效率高，熱輸入小，能夠滿足大電流焊接的需要。雙絲焊由于兩個電弧同在一個熔池上燃燒，不僅提高了總的焊接熱輸入，而且改變了熱量公布的特點，在進行高速焊時能夠獲得優質美觀的焊縫質量。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足與缺陷，針對鋁合金類等輕質材料的應用越來越廣泛的良好發展前景，根據國內外脈沖MIG焊接技術現狀及發展趨勢，提供一種基于正弦波調制脈沖的雙絲弧焊電源系統，具有良好的焊接性能及非常快的響應速度。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種基于正弦波調制脈沖的雙絲弧焊電源系統，包括：

針對正弦波調制脈沖的數學模型，用于將焊接脈沖電流I_i的峰值和基值的大小按正弦波規律變化，形成峰值、基值電流序列值；

以DSP為控制核心的控制檢測電路，用于實現雙絲弧焊電源系統的閉環控制，保證系統輸出電流電壓具有穩定的閉環可控性，采用DSP進行柔性編程，使系統的控制過程實現數字化，同時在上述數學模型的基礎上，實現正弦波調制脈沖技術，使焊接脈沖電流I_i的峰值和基值的大小變化由正弦波控制；

智能專家焊接面板，用于實現雙絲弧焊電源系統的人機交互功能，可對數學模型中的正弦波調制脈沖焊接參數進行調節，同時對焊接參數進行精選、一元化及其最優化建立正弦波控制脈沖電流焊接專家數據庫。

在所述數學模型中，脈沖峰值電流及其時間的關系式為：

I_pi=I_p0+A_ISin(2πt_i/T)?(i=1,2,…,N)????????（1）

t_pi=t_p0+A_tpSin(2πt_i/T)?(i=1,2,…,N)???????（2）

其中，脈沖峰值電流為I_pi，初始值為I_p0，脈沖峰值時寬為t_pi，初始值為t_p0；

脈沖基值電流及其時間的關系式為：

I_bi=I_b0+A_ISin(2πt_i/T)?(i=1,2,…,N)????????（3）

t_bi=t_b0–A_tbSin(2πt_i/T)?(i=1,2,…,N)??????（4）

其中，脈沖基值電流為I_bi，初始值為I_b0，脈沖基值時寬為t_bi，初始值為t_b0；