[發明專利]一種非熔化極氣體保護焊焊絲端部位置判定方法

有效

• 申請號: 201710253631.8
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107042351B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 陳樹君;張瑞英;蔣凡;李元鋒;徐斌
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/12
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

本發明公開一種非熔化極氣體保護焊焊絲端部位置判定方法，它通過焊接控制系統建立電弧，借助電壓傳感器對非熔化極焊槍與工件之間的電壓進行采集并將其轉換為相應的空間電場，建立電弧的電場分布云圖，對非熔化極焊槍與焊絲之間的電壓和焊絲與工件之間的電壓進行采集并將其轉換為相應的空間電場，并將這兩個電場與電弧空間的電場強度分布云圖結合，通過非熔化極焊槍和工件端分別對焊絲端部的電場線方向，取二者的交點確定焊絲端部的當前位置，實現對焊絲端部位置的判定；將有助于提高焊接過程的穩定性，并進一步提高焊縫質量。

技術領域

本發明屬于焊接方法技術領域，尤其涉及非熔化極氣體保護焊焊絲端部位置判定方法。

背景技術

隨著我國制造業的快速發展和焊接技術的不斷進步，焊接制品的應用越來越廣泛，已深入到汽車、機械制造、軍事、航天及民用日常生活等各個領域。雖然新興的焊接工藝，如激光焊、攪拌摩擦焊、電子束焊等對傳統弧焊工藝造成極大沖擊，但是傳統弧焊工藝仍被認為是實現金屬間可靠連接的較為經濟的連接方式，并且仍受到科學工作者的關注。

非熔化極氣體保護焊是傳統弧焊的一個重要分支，其典型代表為鎢極氬弧焊和等離子弧焊。鎢極氬弧焊具有電弧穩定、保護效果好、焊件變形小、焊縫成形美觀等優點，適用于較薄板的焊接；等離子弧是陰陽兩極間的自由電弧因受到噴嘴的機械壓縮、熱壓縮和電磁壓縮作用而形成的高溫、高電離度、高能量密度的壓縮電弧，等離子弧焊具有生產效率高、焊接變形小、缺陷少等優點，適用于鋼材、鋁合金等的焊接。不論是在鎢極氬弧焊中還是在等離子弧焊中，均需外加焊絲的送入用以向熔池填充金屬，而電弧的溫度分布是不均勻的，因此電弧中焊絲的端頭位置將對熔敷率產生重要影響，進而會對焊縫質量產生影響。因此，有效的監測電弧中焊絲端頭的位置將有助于調控焊絲端頭位置，進而調節熔敷率有利于調控焊縫質量，但是目前沒有一種有效的判定其位置的方法。

為了解決上述問題，本發明提出非熔化極氣體保護焊焊絲端部位置判定方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有焊接方法的上述不足，進一步提高非熔化極氣體保護焊接過程中的可控性和穩定性，實現高質量的焊接，提供了非熔化極氣體保護焊焊絲端部位置判定方法。該方法操作簡單，能夠適應多種焊接環境，通過與電場強度相結合實現對電弧中焊絲端頭位置的確定使其處于穩定焊接位置，進而提高焊接過程的穩定性，實現高質量的焊接。

為了實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種非熔化極氣體保護焊焊絲端部位置判定方法包括以下步驟：

步驟一：焊接前，將待焊工件的待焊部位打磨、清洗后，將其固定于焊接工裝夾具上；并進行氣路、水路、電路及空間電場強度測量回路的連接；非熔化極焊槍及焊絲均位于工件同側，非熔化極焊槍的軸線垂直于工件，焊絲與非熔化極焊槍的軸線在同一平面且成α角，焊絲端頭與非熔化極焊槍末端之間的垂直距離為H，焊絲端頭與非熔化極焊槍軸線之間的水平距離為L。

步驟二：首先，建立正常的電弧，其焊接回路為非熔化極焊槍-工件-焊接電源；其次，在電弧穩定建立的條件下，逐點變化L和H，當H固定時，L從0mm開始以0.5mm的增幅使焊絲逐漸向主弧外周運動直至移出主弧區域，當L固定時，H從0mm開始以1mm的增幅使焊絲逐漸向下運動直至幾乎接近工件，在H和L變化的同時使用電壓傳感器對非熔化極焊槍與工件之間的電壓U₁、非熔化極焊槍與焊絲之間的電壓U₂、焊絲與工件之間的電壓U₃進行連續采集并使用相應的信號采集軟件進行記錄；最后，將所采集的數據U₁、U₂、U₃根據電場強度與電壓的關系進行逐點計算，得到電弧空間的電場強度分布云圖和電弧空間內的等電勢面；