CN101941116B - 双脉冲全位置等离子焊机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双脉冲全位置等离子焊机，所述焊机包括机头(2)、旋转装置、高频脉冲电源、等离子气系统、保护气系统(11)、控制系统，机头(2)可在旋转装置的驱动下绕工件(1)转动，高频脉冲电源、等离子气系统、保护气系统、控制系统安装在机箱(13)内，机箱(13)由电缆线、气管与机头(2)相连，机头(2)上包括有等离子焊枪(14)正对工件(1)上需要焊接的焊缝。本实用新型使焊接具有更好的穿透力和较小的熔孔直径，焊接比较厚的母材不用坡口还能保证全位置焊接的焊接高质量，生产效率高，降低生产成本。

Description

双脉冲全位置等离子焊机
技术领域
本发明涉及一种等离子焊机，尤其是一种双脉冲全位置等离子焊机。 
背景技术
目前等离子焊接可以实现平焊和立焊，但还没有实现空间360°全位置焊接的焊机，而且对于相当一部分无法旋转或者不具备旋转条件的工件，只能使焊枪绕工件360°旋转实现全位置焊接。虽然，目前市场上有钨极氩弧(TIG)全位置焊接设备，但其适用的母材厚度范围为0.15～3.0mm，对于3.0mm以上的母材，需要打坡口并且填丝，增加了生产成本，生产效率低，制约了生产的发展。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何实现在比较厚的母材上进行全位置焊接并且得到很高的焊接质量。 
为实现上述目的，本发明提供了一种双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于：包括PLC可编程控制器、调制器、高频脉冲氩弧焊电源、等离子发生器、电-气比例阀、旋转装置、等离子焊枪(2)；等离子焊枪(2)安装在旋转装置上，可在竖向面上360°绕工件(1)旋转；高频脉冲氩弧焊电源输出的焊接电流可被PLC可编程控制器控制的调制器调制；等离子发生器产生的等离子气流经电-气比例阀，调制器可通过电-气比例阀调制等离子气流量；根据焊接的360°全位置划分出多个区段，根据划分出的多个区段设置不同区段的焊接规范参数，即焊接电流、等离子气流量、焊接速度；调制器根据不同区段的焊接规范参数以低频同步脉冲调制不同区段的焊接电流和等离子气流量的脉冲值和基值以及脉冲时间和频率，PLC可编程控制器控制在不同区段的焊接速度。竖向面上360°全位置焊接时，360°上不同的区段设置不同的焊接规范参数，即焊接电流、等离子气体流量、焊接速度，其综合效果保证了焊接熔池在不同的空间位置热状态保持基本相同从而，得到高质量的焊接接头，同时提高了生产效率。 
所述旋转装置包括伺服驱动器、伺服电机、旋转小车，PLC可编程控制器通过控制伺服驱动器来控制伺服电机实现旋转小车的旋转，旋转小车上安装焊枪。 
所述电-气比例阀紧靠焊枪尾部安装。这样使等离子气流量的调制更为准确。 
所述高频脉冲氩弧焊电源的焊接电流脉冲频率为5000～20000Hz。这样可以使等离子弧进一步受到压缩，具有更好的穿透力和较小的熔孔直径，有利于在全位置焊接时熔孔金属的保持。 
根据焊接的全位置划分出8～36个区段。根据划分出的区段设置不同区段的所述焊接规范参数。 
所述低频同步脉冲由PLC可编程控制器产生，所述低频的频率为0～20Hz。 
焊枪与工件的相对角度β为4°～6°。 
所述焊机还有触摸屏，通过触摸屏设置和储存不同区段的焊接规范参数，传输到PLC可编程控制器。 
本发明的技术效果：1.采用高频焊接电源5000～20000Hz的脉冲电流使等离子弧进一步受到压缩，具有更好的穿透力和较小的熔孔直径，有利于在全位置焊接时熔孔金属的保持；2.采用低频(1～20Hz)同步脉冲(由PLC产生的)调制高频焊接电源的焊接电流和等离子气流量的脉冲值和基值以及脉冲时间和频率。其中焊接电流和等离子气流量的基值可保证最小的等离子弧的熔孔或穿孔，而焊接电流和等离子气流量的脉冲值可保证熔孔的穿透性，通过调整脉冲宽度(时间)和频率，严格控制焊接热输入，从而保证全位置焊接(立焊，平焊，仰焊)接头圆周均匀焊透，焊缝成形美观，热影响区小，变形小，达到单面焊双面成形，从而获得高质量的焊接接头；3.竖向面上360°全位置焊接时，360°上不同的区段设置不同的焊接规范参数，即焊接电流、等离子气体流量、焊接速度，其综合效果保证了焊接熔池在不同的空间位置热状态保持基本相同从而，得到高质量的焊接接头，同时提高了生产效率；4.对于厚度为3mm～7mm的钢材和6～10mm的铝合金，可以不开坡口，在全位置实现单面焊双面成形，效率是钨极氩弧(TIG)全位置焊接设备的4～5倍，大大提高了生产效率，降低生产成本。 
附图说明
图1为全位置焊接时双脉冲全位置等离子焊机原理框图； 
图2为全位置焊接时焊接电流和等离子气流量的低频同步脉冲示意图； 
图3为全位置焊接时电流、气体流量、焊接速度曲线图； 
图4为全位置焊接时等离子焊枪姿态示意图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的说明。 
如图1所示，双脉冲全位置焊机主要由高性能的脉冲频率为5000～20000Hz的高频脉冲氩弧焊电源、PLC可编程控制器、触摸屏、等离子发生器、电-气比例阀、伺服驱动器、伺服电机、旋转小车、等离子焊枪等构成；在竖向面上，等离子焊枪周向360°绕工件旋转实现全位置焊接时，每一点焊接熔池的空间位置及热状态都是不同的，如果只用一种焊接规范参数，很难得到全周均匀的焊缝，因此，需要在不同的空间位置对焊接规范参数进行调整，为此，需要将全位置(360°)划分为几个区段(图3中划分了12个区段)，在不同的区段，焊接规范参数中的焊接电流、等离子气体流量、焊接速度可以不同，但其综合效果保证了焊接熔池在不同的空间位置热状态保持基本相同。通过触摸屏设置和储存不同区段的焊接规范参数，传输到PLC可编程控制器；由PLC可编程控制器根据不同区段的焊接规范参数，即焊接电流和等离子气流量均值(如图3示)，通过控制调制器以低频(1～20Hz)同步脉冲(由PLC产生的)调制高频脉冲氩弧焊电源的焊接电流和等离子发生器产生的等离子气流量的脉冲值和基值以及脉冲时间和频率，实现双脉冲，即实现焊接电流与等离子气流量的同步脉冲(如图2所示)，PLC可编程控制器控制旋转小车在不同区段的旋转速度，即焊接速度(如图3所示)，确保焊接熔池在不同的空间位置热状态保持基本相同，从而实现双脉冲全位置等离子的焊接；等离子发生器产生的等离子气流量由电-气比例阀控制，调制器通过控制电-气比例阀实现等离子气流量的调制，调制后的等离子气提供给等离子焊枪；PLC可编程控制器通过控制伺服驱动器来控制伺服电机实现旋转小车的旋转，旋转小车上安装等离子焊枪2，等离子焊枪2与工件1的相对角度β如图4所示，β为5°左右；电-气比例阀紧靠焊枪尾部安装，这样使等离子气流量的调制更为准确，并符合调制要求；焊接时还有如图3所示的保护气。 
本发明所具有的优点： 
1.采用高频焊接电源5000～20000Hz的脉冲电流使等离子弧进一步受到压缩，具有更好的穿透力和较小的熔孔直径，有利于在全位置焊接时熔孔金属的保持。 
2.采用低频(1～20Hz)同步脉冲(由PLC产生的)调制高频焊接电源的焊接电流和等离子气流量的脉冲值和基值以及脉冲时间和频率。其中焊接电流和等离子气流量的基值可保证最小的等离子弧的熔孔或穿孔，而焊接电流和等离 子气流量的脉冲值可保证熔孔的穿透性，通过调整脉冲宽度(时间)和频率，严格控制焊接热输入，从而保证全位置焊接(立焊，平焊，仰焊)接头圆周均匀焊透，焊缝成形美观，热影响区小，变形小，达到单面焊双面成形，从而获得高质量的焊接接头。 
3.竖向面上360°全位置焊接时，360°上不同的区段设置不同的焊接规范参数，即焊接电流、等离子气体流量、焊接速度，其综合效果保证了焊接熔池在不同的空间位置热状态保持基本相同从而，得到高质量的焊接接头，同时提高了生产效率。 
4.对于厚度为3mm～7mm的钢材和6～10mm的铝合金，可以不开坡口，在全位置实现单面焊双面成形，效率是钨极氩弧(TIG)全位置焊接设备的4～5倍，大大提高了生产效率，降低生产成本。 
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (8)

1.一种双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于：包括PLC可编程控制器、调制器、高频脉冲氩弧焊电源、等离子发生器、电-气比例阀、旋转装置、等离子焊枪(2)；等离子焊枪(2)安装在旋转装置上，可在竖向面上360°绕工件(1)旋转；高频脉冲氩弧焊电源输出的焊接电流可被PLC可编程控制器控制的调制器调制；等离子发生器产生的等离子气流经电-气比例阀，调制器可通过电-气比例阀调制等离子气流量；根据焊接的360°全位置划分出多个区段，根据划分出的多个区段设置不同区段的焊接规范参数，即焊接电流、等离子气流量、焊接速度；调制器根据不同区段的焊接规范参数以低频同步脉冲调制不同区段的焊接电流和等离子气流量的脉冲值和基值以及脉冲时间和频率，PLC可编程控制器控制在不同区段的焊接速度。
2.根据权利要求1所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于：所述旋转装置包括伺服驱动器、伺服电机、旋转小车，PLC可编程控制器通过控制伺服驱动器来控制伺服电机实现旋转小车的旋转速度，旋转小车上安装焊枪。
3.根据权利要求1或2所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于：所述电-气比例阀紧靠焊枪尾部安装。
4.根据权利要求1或2所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于：所述高频脉冲氩弧焊电源的焊接电流脉冲频率为5000～20000Hz。
5.根据权利要求1或2所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于：根据焊接的360°全位置划分出8～36个区段。
6.根据权利要求1或2所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于：所述低频的频率为0～20Hz。
7.根据权利要求1或2所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于：等离子焊枪(2)与工件的相对角度β为4°～6°。
8.根据权利要求1或2所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于：所述焊机还有触摸屏，通过触摸屏设置和储存不同区段的焊接规范参数，传输到PLC可编程控制器。
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