[發明專利]一種鎖孔效應TIG深熔焊焊機控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201510396200.8
• 申請日: 2015-07-08
• 公開（公告）號: CN105127553B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 劉志忠;石永華;李業興
• 申請（專利權）人: 廣東福維德焊接股份有限公司
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;B23K9/06;B23K9/095;B23K9/167
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

技術領域

本發明涉及焊接裝備領域，尤其涉及一種產生鎖孔效應TIG深熔焊的焊機控制系統。

背景技術

TIG焊（TungstenInertGasarcWelding），又稱為惰性氣體鎢極保護焊，其是一種成熟的焊接方法，在碳鋼、不銹鋼、鋁合金及有色金屬材料的焊接領域有廣泛的應用。普通的TIG焊接電弧穩定，焊接質量好，但是其熔深較淺，焊接速度較慢，效率較低。如對于不銹鋼或鈦合金，一般一次焊接熔深最大只能達到4mm左右。因此，TIG焊一般用于薄板焊接或者厚壁重要構件的底層熔透焊道打底焊。

對于中厚度（>4mm）金屬板材，傳統的做法需要在連接處根據實際板厚開相應角度的坡口，并進行多層多道焊接才能完成，這樣的方式不但導致焊接效率大大降低，而且會導致焊接變形和熱影響區增大，通常會影響到焊接接頭的質量。例如，對鈦合金來說，熱影響區增大意味著晶粒的長大，導致其韌性急劇下降。如不開坡口、一次焊接就能全部焊透，從而大大提高焊接效率，顯著減少鋼板開坡口和焊接的工時，并能不用或用很少的填充焊材，將極大地降低焊接成本。因此，開發大熔深的高效TIG焊接方法對于提高焊接效率、減少焊接材料消耗有很大的好處。

目前能形成“鎖孔”效應焊接的技術主要在激光焊、真空電子束焊和等離子焊中實現。激光焊和真空電子束焊設備非常昂貴，對焊接環境和焊件要求苛刻，等離子焊需要壓縮電弧，焊接能量密度很高，焊槍設計復雜、需要經常維護、對焊接參數的變化很敏感，并且目前等離子焊技術對板厚8至10毫米以上不銹鋼，10至12毫米以上鈦合金無法實現單面焊雙面成形的一次性焊接，焊接成本高。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種鎖孔效應TIG深熔焊焊機控制系統。可能夠驅動焊槍實現鎖孔效應的深熔焊，使得焊接效率大大提高，對13毫米厚的不銹鋼、15毫米厚的鈦合金焊件實現無需開坡口、單面焊雙面成形的一次性焊接。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種鎖孔效應TIG深熔焊焊機控制系統，包括主控制電路模塊、人機界面、焊接電源控制模塊、控制開關模塊、高頻起弧模塊、電流平衡模塊、雙路驅動模塊以及雙路IGBT模塊；

所述人機界面產生控制指令并輸入所述主控制電路模塊；

所述主控制電路模塊根據所述控制指令包含的工藝參數生成焊接控制時序數據，并將所述焊接控制時序數據傳送入所述焊接電源控制模塊；

所述焊接電源控制模塊根據所述焊接控制時序數據控制所述控制開關模塊對所述高頻起弧模塊產生開/關動作，并使所述電流平衡模塊輸出激勵控制信號，并通過所述電流平衡模塊使所述雙路驅動模塊輸出電流的差異在限定范圍內；

所述雙路驅動模塊依據所述激勵控制信號使所述雙路IGBT模塊輸出最高1000A直流電流，并與所述高頻起弧模塊產生的高頻脈沖高壓信號疊加輸入焊槍。

進一步地，還包括運行狀態信號反饋處理模塊，用于將所述焊槍的運行狀態反饋輸入所述焊接電源控制模塊以及電流平衡模塊。

更進一步地，所述運行狀態信號反饋處理模塊包括分別用于檢測焊槍焊接電流、電壓、功率器件溫度、冷水機運行狀態以及雙路IGBT模塊輸出狀態的焊接電流反饋模塊、焊接電壓反饋模塊、溫度信號反饋模塊、冷水機運行狀態反饋模塊以及兩路IGBT輸出反饋模塊。

更進一步地，所述控制開關模塊包括焊槍保護氣氣閥開關、冷水機電源開關和焊槍開關，分別用于開關焊槍保護氣氣閥，開關冷水機電源以及通過控制所述高頻起弧模塊工作完成所述焊槍的起弧。

進一步地，所述人機界面包括液晶顯示模塊、薄膜按鍵輸入模塊、線控開關輸入模塊、ENET網絡接口模塊和報警單元模塊；

所述液晶顯示模塊用于顯示設置信息、焊接工藝參數數據、焊接工況、用戶操作指引信息以及焊機的當前狀態信息；

所述薄膜按鍵輸入模塊用于將用戶輸入指令轉換成特定編碼數據，并將所述編碼數據傳送至所述主控制電路模塊；

所述線控開關輸入模塊將用戶的按鍵輸入進行編碼轉換并傳送給所述主控制電路模塊；

所述ENET網絡接口處理模塊提供網絡接口，用于遠程接受用戶的輸入編制好的焊接工藝參數腳本文件下載到焊機，或者讀取焊機當前使用焊接工藝參數數據；

所述報警單元模塊，用于在焊機發生異常狀況的時候，接收所述主控制電路模塊的控制信號，向用戶發出報警警示信號。