[發明專利]一種短路過渡焊接方法及系統

在審

• 申請號: 201711393148.6
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108057942A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 黃鵬飛;胡伊通;田延忠;丁斌;李慶祥;白立來;盧振洋
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B23K9/173
• 分類號: B23K9/173;B23K9/133;B23K9/10;B23K9/09;B23K9/095
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種短路過渡焊接方法及系統屬于焊接電源和焊接自動化設備領域。本方法在焊接燃弧階段的焊接主電流的基礎上疊加了高頻脈沖電流，利用高頻效應來改善焊接質量。在短路階段，送絲機改變送絲速度來進行減速送絲或者回抽焊絲以輔助熔滴過渡。本發明的另一個目的在于提出一種短路過渡焊接系統，以實現上述焊接方法，本系統采用變速送絲的方法，同時可以檢測焊接過程中的短路或者燃弧狀態，并輸出合適的焊接電流。另外，在燃弧階段，還可以疊加大于20kHZ的高頻脈沖電流。研究表明利用擁有高頻效應的電弧進行焊接，可以大幅提高焊接穩定性和電弧挺度，另外高頻電弧還擁有晶粒細化的作用，這有利于焊縫組織和接頭性能的改善。

技術領域

本發明涉及一種熔化極氣體保護焊方法，具體通過在焊接過程中改變焊接電流和送絲 速度來實施。本發明還涉及一種焊接系統，屬于焊接電源和焊接自動化設備領域。

背景技術

熔化極氣體保護焊是一種成本低、變形小、易于實現的焊接方法，這種焊接方法正廣 泛應用于機械加工領域。在焊接過程中，熔滴過渡的方式多種多樣，通常可以通過更改焊接參數來改變熔滴過渡的方式。常用的過渡方法有噴射過渡、大滴過渡、短路過渡等， 其中短路過渡方法被廣泛應用于薄板焊接，因為在小電流焊接時，這種過渡方法比較穩 定。在一個短路過渡的周期中有燃弧和短路兩個階段，電弧燃燒時產生的熱量用來熔化 焊絲，在焊絲末端形成熔滴，當熔滴接觸到熔池的時候電弧被短路而熄滅，熔滴在重力、 電磁收縮力、表面張力等力的作用下過渡到熔池里，完成熔滴過渡以后，焊絲和熔池之 間又會重新燃起電弧，開始下一個過渡周期。

在短路熔滴過渡的過程中，有兩個時間點最容易產生飛濺，一個是熔化的熔滴剛剛接 觸到熔池的時候，此時熔滴和熔池的接觸面積很小，所以流過熔滴和熔池的接觸面的電 流密度很大容易發生爆斷產生飛濺。另一個是在焊絲與熔池之間形成金屬液橋后，由于表面張力和電磁收縮力的作用，金屬液橋會越來越細形成頸縮，這個頸縮被稱為“小橋”，同理，流過小橋的電流密度也很大，所以此時也容易因爆斷而產生飛濺。為了抑制這兩 個時刻產生飛濺，通常會通過焊接電源降低短路初期和末期的電流，實現穩定的熔滴過 渡。另外檢測到小橋爆斷之前可以控制送絲電機使焊絲回抽或者減慢送絲速度，利用機 械力拉斷小橋，這樣做即可以減小焊接時的飛濺也可以降低焊接過程中的熱輸入。

目前的短路過渡焊接的控制方法主要是在短路階段抑制焊接能量的輸入，并沒有對燃 弧階段的電弧做太多改善。研究表明利用擁有高頻效應的電弧進行焊接，可以大幅提高 焊接穩定性和電弧挺度，另外高頻電弧還擁有晶粒細化的作用，這有利于焊縫組織和接頭性能的改善。

發明內容

本發明的目的在于提出一種短路過渡焊接方法，本方法在焊接燃弧階段的焊接主電流 的基礎上疊加了高頻脈沖電流，利用高頻效應來改善焊接質量。在短路階段，送絲機改 變送絲速度來進行減速送絲或者回抽焊絲以輔助熔滴過渡。

為了實現上述目的，本發明提出的焊接方法包括以下步驟：

a)燃弧階段開始后，使焊接主電流保持Ip1；

b)延遲Tp，之后焊接主電流指數衰減至燃弧基值電流Iab并等待短路階段開始；

c)短路階段開始后，先以上升斜率K1提升焊接主電流至Is；

d)以上升斜率K2提升焊接主電流，短路階段電流最高不超過Isp，若達到Isp后短路階段還未結束則保持恒流；

e)檢測到下一周期燃弧階段開始后，重復進行步驟a；

步驟a至b過程中自燃弧階段開始延遲Thd后，開始疊加高頻脈沖電流，高頻脈沖電流的幅值為Ip2，疊加時間為Thf。其中Thd可以等于0ms，即可以在燃弧階段開始后立 即疊加高頻脈沖電流，疊加高頻脈沖電流的頻率為F。

大于燃弧電壓就算他燃弧，小于短路電壓就算他短路；