CN102489831B - 一种熔化极气体保护电弧焊的引弧控制方法及其焊机 - Google Patents

Abstract

一种熔化极气体保护电弧焊的引弧控制方法，实现该引弧控制方法的焊机包括：控制单元、焊接开关、判定单元、存储单元和送丝电机，该控制单元控制该送丝电机的转速，该引弧控制方法的特征在于，包括以下步骤：该判定单元在该焊接开关启动时，获取该焊接开关启动前焊接停止的时间长度T1，并判定该时间长度T1是否大于预先存储在该存储单元中的焊接停止时间限值L1，然后将判定结果发送给该控制单元；如果该时间长度T1小于或等于该时间限值L1，则该控制单元控制该焊机进行第一引弧模式操作；如果该时间长度T1大于该时间限值L1，则该控制单元控制该焊机进行不同于该第一引弧模式操作的第二引弧模式操作。

Description

一种熔化极气体保护电弧焊的引弧控制方法及其焊机

技术领域

本发明涉及电弧焊引弧控制技术，尤其涉及熔化极气体保护电弧焊的引弧控制技术。

背景技术

目前，常用的熔化极气体保护电弧焊的引弧控制方法是，如图5所示，在开始引弧时采用慢送丝方式，即，以小于焊接时的标准送丝速度的速度进行送丝，待引燃电弧后再使送丝速度上升到标准送丝速度，以此来实现顺畅起弧。但是，该引弧控制方法存在以下问题：

1)每次引弧都采取相同的引弧控制方式，不考虑引弧之前焊接停止的时间长短。其实，对于引弧之前焊接停止的时间比较短的情况(例如，短时断弧等情况)，焊丝和工件的温度都比较高，因此，在引燃电弧后，即使令送丝速度较快地上升到标准送丝速度，也能实现顺畅起弧。目前的引弧控制方法对于短时断弧等情况，引燃电弧后也使送丝速度缓慢上升到标准送丝速度，造成引弧时间长。因此，不适合点焊和短焊缝焊接等要求焊接节拍快的焊接。这类焊接要求引弧快速，引弧时间长将加长每次焊接的时间，导致焊接效率降低；或造成每次实际焊接的时间缩短，导致焊接质量不合格。

2)从焊接开关启动到电弧引燃的过程中一直采用慢送丝方式，进一步增加了引弧时间。

3)当焊丝在起弧之前就接触焊接工件时，会造成引弧不畅，如不进行适当处理，会影响焊接质量。

4)在焊接过程中，对于由于不确定因素引发的短时断弧，不再进行重新起弧操作。在这种情况下，在断弧后焊丝仍然以标准送丝速度送进，标准送丝速度比较快，因此会发生崩丝。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的不足，提供一种熔化极气体保护电弧焊引弧控制方法及实现该方法的焊机。

本发明所采用的技术方案如下：

一种熔化极气体保护电弧焊的引弧控制方法，实现该引弧控制方法的焊机包括：控制单元、焊接开关、判定单元、存储单元和送丝电机，该控制单元分别与该焊接开关、该判定单元、该存储单元和该送丝电机连接，该控制单元控制该送丝电机的转速，该引弧控制方法的特征在于，包括以下步骤：该判定单元在该焊接开关启动时，获取该焊接开关启动前焊接停止的时间长度T1，并判定该时间长度T1是否大于预先存储在该存储单元中的焊接停止时间限值L1，然后将判定结果发送给该控制单元；如果该时间长度T1小于或等于该时间限值L1，则该控制单元控制该焊机进行第一引弧模式操作；如果该时间长度T1大于该时间限值L1，则该控制单元控制该焊机进行不同于该第一引弧模式操作的第二引弧模式操作。

通过本发明的熔化极气体保护电弧焊的引弧控制方法，可以在保证引弧顺畅的基础上，获得快速引弧的技术效果。

附图说明

图1是本发明的熔化极气体保护电弧焊机的示意图。

图2是本发明的熔化极气体保护电弧焊的引弧控制方法的流程图。

图3是本发明的第一引弧模式操作的送丝电机转速控制曲线示意图。

图4是本发明的第二引弧模式操作的送丝电机转速控制曲线示意图。

图5是现有技术的引弧操作的送丝电机转速控制曲线示意图。

具体实施方式

图1是本发明的熔化极气体保护电弧焊机示意图。如图1所示，焊机100包括：控制单元1，焊接开关2，判定单元3，存储单元4，送丝电机5和焊接检测单元6。控制单元1与焊接开关2，判定单元3，存储单元4，送丝电机5和焊接检测单元6分别连接，其用于控制焊机100的引弧操作。判定单元3分别与存储单元4和焊接检测单元6连接，用于根据存储单元4中预先存储的参数和焊接检测单元6检测到的参数判定是否进行下一步的操作。存储单元4用于存储预先设定的参数，包括：焊接停止时间限值L1，第一时间限值L2，第一慢送丝时间限值L3，第二时间限值L4，第二慢送丝时间限值L5和断弧时间限值L6等。送丝电机5用于向被焊接的工件送进焊丝。焊接检测单元6用于检测焊接电流或焊接电压等。

图2是本发明的熔化极气体保护电弧焊的引弧控制方法的流程图。如图2所示，引弧控制方法包括以下步骤：

S02，在焊接开关2启动时，判定单元3判定在焊接开关2启动时，焊接停止的时间长度T1是否大于预先设定的焊接停止时间限值L1，并将判定结果发送给控制单元1。焊接停止的时间长度T1是指，焊接开关2上次关闭到本次启动之间的时间长度。时间限值L1根据焊接开关2关闭后焊丝和工件的温度下降速度的快慢等来设定，其可以是，例如5秒。如果焊接停止的时间长度T1小于或等于5秒，则控制单元1控制焊机100进行热引弧操作S100。如果焊接停止的时间长度T1大于5秒，则控制单元1控制焊机100进行冷引弧操作S200。这样就可以根据焊接停止的时间长短，即，焊丝和工件的温度高低，采取热引弧和冷引弧两种不同的引弧操作。

热引弧操作S100包括以下步骤：

S04，控制单元1对送丝电机5进行第一转速控制，使送丝电机5以160转/分钟的转速旋转，从而以较快的速度进行送丝，即，快送丝(参见图3)。第一转速可以小于焊接时的标准转速，也可以大于或等于焊接时的标准转速，还可以是送丝电机5的最高转速。通过快送丝可以缩短引弧所需的时间。

S06，焊接检测单元6对焊接电流进行检测，如果检测到焊接电流，即，焊丝与工件接触，则向控制单元1发送停止信号，以使送丝电机5的转速迅速下降，并进入步骤S08。如果未检测到焊接电流，则返回步骤S04继续送丝。

S08，控制单元1接收停止信号，对送丝电机5进行减速控制，例如，停止对送丝电机5供电或者对送丝电机5进行制动，使送丝电机5的转速迅速降低。从而使送丝速度从快送丝状态达到的速度迅速下降。这样，一旦焊丝与工件接触，可以立即使送丝速度迅速降低，避免在焊丝接触工件之后由于继续高速送进焊丝而出现焊丝崩断的情况，从而使引弧顺畅。在控制单元1接收到停止信号后，开始计时，从而计算减速控制的时间长度T2。

S10，判定单元3判定减速控制的时间长度T2是否大于或等于第一时间限值L2，并将判定结果发送给控制单元1。第一时间限值L2预先存储在存储单元4中，其根据焊接电流的大小和送丝电机5的响应速度的快慢等来设定，其范围可以是5ms到15ms。在本实施例中，第一时间限值L2是10ms。如果减速控制的时间长度T2大于或等于10ms，则判定单元3向控制单元1发送启动第二转速信号，进入步骤S12。如果减速控制的时间长度T2小于10ms，则返回步骤S08继续减速控制。

S12，控制单元1接收启动第二转速信号，并对送丝电机5进行第二转速控制，使送丝电机5以10转/分钟的转速旋转，从而以较慢的速度进行送丝，即，慢送丝(参见图3)。第二转速小于第一转速，且小于焊接时的标准转速。其可以设定在5转/分钟到20转/分钟之间，以确保起弧顺畅。

S14，判定单元3判定第二转速控制的时间长度T3是否大于或等于第一慢送丝时间限值L3，并将判定结果发送给控制单元1。第一慢送丝时间限值L3预先存储在存储单元4中，其根据焊接电流的大小、送丝电机5的响应速度的快慢和焊丝熔化的难易等来设定，其范围可以是10ms到20ms。在本实施例中，第一慢送丝时间限值L3是15ms。如果第二转速控制的时间长度T3大于或等于15ms，则判定单元3向控制单元1发送启动第一加速信号，进入步骤S16。如果第二转速控制的时间长度T3小于15ms，则返回步骤S12继续第二转速控制。

S16，控制单元1接收启动第一加速信号，并对送丝电机5进行第一加速控制，使送丝电机5以第一加速度加速旋转，直至转速达到与标准转速相等(参见图3)。该第一加速度根据焊丝的种类、保护气体的种类和焊接电流的大小等设定。

对于热引弧的情况，焊丝和工件的温度都较高，因此，即使以较大的加速度进行加速送丝，也可以顺畅引弧。所以第一加速度可以设定得比较大，从而使送丝电机5的转速迅速提高，尽快达到标准转速，缩短引弧时间。

另外，步骤S08和S10可以省略，即，热引弧操作S100包括以下步骤：

S04，控制单元1对送丝电机5进行第一转速控制，使送丝电机5以160转/分钟的转速旋转，从而以较快的速度进行送丝。

S06，焊接检测单元6对焊接电流进行检测，如果检测到焊接电流，即，焊丝与工件接触，则向控制单元1发送启动第二转速信号，进入步骤S12。如果未检测到焊接电流，则返回步骤S04继续送丝。

S12，控制单元1接收启动第二转速信号，并对送丝电机5进行第二转速控制，使送丝电机5以10转/分钟的转速旋转，从而以较慢的速度进行送丝。

S14，判定单元3判定第二转速控制的时间长度T3是否大于或等于第一慢送丝时间限值L3，并将判定结果发送给控制单元1。在本实施例中，第一慢送丝时间限值L3是15ms。如果第二转速控制的时间长度T3大于或等于15ms，则判定单元3向控制单元1发送启动第一加速信号，进入步骤S16。如果第二转速控制的时间长度T3小于15ms，则返回步骤S12继续第二转速控制。

S16，控制单元1接收启动第一加速信号，并对送丝电机5进行第一加速控制，使送丝电机5以第一加速度加速旋转，直至转速达到与标准转速相等。

冷引弧操作S200包括以下步骤：

S18，与步骤S04相同。控制单元1对送丝电机5进行第一转速控制(参见图4)。

S20，焊接检测单元6对焊接电流进行检测，如果检测到焊接电流，则向控制单元1发送停止信号，以使送丝电机5的转速迅速下降，并进入步骤S22。如果未检测到焊接电流，则返回步骤S18继续送丝。

S22，与步骤S08相同。控制单元1接收停止信号，对送丝电机5进行减速控制。

S24，判定单元3判定减速控制的时间长度T2是否大于或等于第二时间限值L4，并将判定结果发送给控制单元1。第二时间限值L4预先存储在存储单元4中，其根据焊接电流的大小和送丝电机5的响应速度的快慢等来设定，且大于第一时间限值L2，其范围可以是10ms到25ms。在本实施例中，第二时间限值是20ms。如果减速控制的时间长度T2大于或等于20ms，则判定单元3向控制单元1发送启动第二转速信号，进入步骤S26。如果减速控制的时间长度T2小于20ms，则返回步骤S22继续减速控制。

S26，与步骤S12相同。控制单元1接收启动第二转速信号，并对送丝电机5进行第二转速控制(参见图4)。

S28，判定单元3判定第二转速控制的时间长度T3是否大于或等于第二慢送丝时间限值L5，并将判定结果发送给控制单元1。第二慢送丝时间限值L5预先存储在存储单元4中，其根据焊接电流的大小和送丝电机5的响应速度的快慢等来设定，其范围可以是10ms到20ms。在本实施例中，第二慢送丝时间限值L5是15ms。如果第二转速控制的时间大于或等于15ms，则判定单元3向控制单元1发送启动第二加速信号，进入步骤S30。如果第二转速控制的时间小于15ms，则返回步骤S26继续第二转速控制。

S30，控制单元1接收启动第二加速信号，并对送丝电机5进行第二加速控制，使送丝电机5以第二加速度加速旋转，直至转速达到与标准转速相等(参见图4)。第二加速度小于第一加速度。该第二加速度根据焊丝的种类、保护气体的种类和焊接电流的大小等来设定。

在冷引弧状态下，焊丝和工件的温度都较低，因此需要缓慢地提高送丝速度，才能顺畅引弧。所以第二加速度应当小于第一加速度。

另外，步骤S22和S24可以省略，即，冷引弧操作S200包括以下步骤：

S18，与步骤S04相同。控制单元1对送丝电机5进行第一转速控制。

S20，焊接检测单元6对焊接电流进行检测，如果检测到焊接电流，则向控制单元1发送启动第二转速信号，并进入步骤S26。如果未检测到焊接电流，则返回步骤S18继续送丝。

S26，与步骤S12相同。控制单元1接收启动第二转速信号，并对送丝电机5进行第二转速控制。

S28，判定单元3判定第二转速控制的时间长度T3是否大于或等于第二慢送丝时间限值L5，并将判定结果发送给控制单元1。在本实施例中，第二慢送丝时间限值L5是15ms。如果第二转速控制的时间大于或等于15ms，则判定单元3向控制单元1发送启动第二加速信号，进入步骤S30。如果第二转速控制的时间小于15ms，则返回步骤S26继续第二转速控制。

S30，控制单元1接收启动第二加速信号，并对送丝电机5进行第二加速控制，使送丝电机5以第二加速度加速旋转，直至转速达到与标准转速相等。

S32，在通过热引弧操作S100或者冷引弧操作S200引弧成功后，进入焊接过程。

S34，在焊接过程中，当焊接检测单元6检测到断弧时，判定单元3判定焊接开关2是否关闭，并将判定结果发送给控制单元1。如果焊接开关2关闭，则焊接过程停止。如果焊接开关2未关闭，则进入步骤S36。

S36，判定单元3判定断弧时间长度T4是否大于或等于预先存储在存储单元4中的断弧时间限值L6，并将判定结果发送给控制单元1。如果断弧时间长度T4小于断弧时间限值L6，则返回步骤S32继续焊接。如果断弧时间长度T4大于或等于断弧时间限值L6，则进入步骤S04，立即进行热引弧操作。从而在焊丝接触到工件之后，立即降低焊丝送进的速度，避免了断弧后发生的崩丝。另外，还避免了当焊丝在起弧之前就接触焊接工件时造成的引弧不畅，提高了焊接质量。

通过本发明的引弧控制方法，可以缩短引弧时间，并且使引弧顺畅，从而提高焊接效率和焊接质量。另外，对于在焊接过程中，由于不确定因素引发的短时断弧，可以立即进行热引弧操作，避免断弧后发生崩丝。

以上，已参照详细或特定的实施方式，对本发明进行了说明，但本领域技术人员理解：可以在不脱离本发明的精神与范围的前提下进行各种变更及修正。

Claims (7)

1.一种熔化极气体保护电弧焊的引弧控制方法，实现该引弧控制方法的焊机（100）包括：控制单元（1）、焊接开关（2）、判定单元（3）、存储单元（4）、送丝电机（5）和焊接检测单元（6），该控制单元（1）分别与该焊接开关（2）、该判定单元（3）、该存储单元（4）和该送丝电机（5）连接，该控制单元（1）控制该送丝电机（5）的转速，该引弧控制方法的特征在于，包括以下步骤：

该判定单元（3）在该焊接开关（2）启动时，获取该焊接开关（2）启动前焊接停止的时间长度T1，并判定该时间长度T1是否大于预先存储在该存储单元（4）中的焊接停止时间限值L1，然后将判定结果发送给该控制单元（1）；

如果该时间长度T1小于或等于该时间限值L1，则该控制单元（1）控制该焊机（100）进行第一引弧模式操作；如果该时间长度T1大于该时间限值L1，则该控制单元（1）控制该焊机（100）进行不同于该第一引弧模式操作的第二引弧模式操作；

所述第一引弧模式操作包括以下步骤：

所述控制单元（1）对所述送丝电机（5）进行第一转速控制；

当该焊接检测单元（6）检测到焊接电流时，该控制单元（1）对该送丝电机（5）进行第二转速控制，该第二转速小于该第一转速，且小于焊接时的标准转速；

当进行该第二转速控制的时间长度T3大于或等于第一慢送丝时间限值L3时，该控制单元（1）对该送丝电机（5）进行第一加速控制，直至该送丝电机（5）的转速达到与该标准转速相等；

所述第二引弧模式操作包括以下步骤：

所述控制单元（1）对所述送丝电机（5）进行所述第一转速控制；

当所述焊接检测单元（6）检测到焊接电流时，该控制单元（1）对该送丝电机（5）进行所述第二转速控制；

当进行该第二转速控制的时间长度T3大于或等于第二慢送丝时间限值L5时，该控制单元（1）对该送丝电机（5）进行第二加速控制，直至该送丝电机（5）的转速达到与所述标准转速相等；

其中，所述第一加速控制的加速度大于所述第二加速控制的加速度。

2.如权利要求1所述的引弧控制方法，其特征在于，在所述第一引弧模式操作中，当该焊接检测单元（6）检测到焊接电流时，通知该控制单元（1），该控制单元（1）对该送丝电机（5）进行减速控制；

当该减速控制的时间长度T2大于或等于第一时间限值L2时，该控制单元（1）对该送丝电机（5）进行第二转速控制。

3.如权利要求1或2所述的引弧控制方法，其特征在于，

在所述第二引弧模式操作中，当所述焊接检测单元（6）检测到焊接电流时，通知该控制单元（1），该控制单元（1）对该送丝电机（5）进行减速控制；

当该减速控制的时间长度T2大于或等于第二时间限值L4时，该控制单元（1）对该送丝电机（5）进行所述第二转速控制。

4.如权利要求1或2所述的引弧控制方法，其特征在于，

该焊接检测单元（6）检测到断弧时，所述判定单元（3）判定所述焊接开关（2）是否关闭；

如果该焊接开关（2）未关闭，则该判定单元（3）判定断弧时间T4是否大于或等于预先设定的断弧时间限值L6，并将判定结果发送给所述控制单元（1）；如果该断弧时间长度T4大于或等于该断弧时间限值L6，则该控制单元（1）控制所述焊机（100）进行所述第一引弧模式操作。

5.如权利要求3所述的引弧控制方法，其特征在于，

该焊接检测单元（6）检测到断弧时，所述判定单元（3）判定所述焊接开关（2）是否关闭；

如果该焊接开关（2）未关闭，则该判定单元（3）判定断弧时间T4是否大于或等于预先设定的断弧时间限值L6，并将判定结果发送给所述控制单元（1）；如果该断弧时间长度T4大于或等于该断弧时间限值L6，则该控制单元（1）控制所述焊机（100）进行所述第一引弧模式操作。

6.如权利要求1或2所述的引弧控制方法，其特征在于，

所述第一转速大于或等于所述标准转速。

7.一种熔化极气体保护电弧焊机（100），包括：控制单元（1）、焊接开关（2）、判定单元（3）、存储单元（4）和送丝电机（5），该控制单元（1）分别与该焊接开关（2）、该判定单元（3）、该存储单元（4）和该送丝电机（5）连接，其特征在于，

该判定单元（3）用于在该焊接开关（2）启动时，获取该焊接开关（2）启动前焊接停止的时间长度T1，判定该时间长度T1是否大于预先存储在该存储单元（4）中的焊接停止时间限值L1，并将判定结果发送给该控制单元（1）；

该控制单元（1）在该时间长度T1小于或等于该时间限值L1的情况下控制该焊机（100）进行第一引弧模式操作，在该时间长度T1大于该时间限值L1的情况下控制该焊机（100）进行不同于该第一模式操作引弧的第二引弧模式操作；

所述第一引弧模式操作包括：

所述控制单元（1）对所述送丝电机（5）进行第一转速控制；

当该焊接检测单元（6）检测到焊接电流时，该控制单元（1）对该送丝电机（5）进行第二转速控制，该第二转速小于该第一转速，且小于焊接时的标准转速；

当进行该第二转速控制的时间长度T3大于或等于第一慢送丝时间限值L3时，该控制单元（1）对该送丝电机（5）进行第一加速控制，直至该送丝电机（5）的转速达到与该标准转速相等；

所述第二引弧模式操作包括：

所述控制单元（1）对所述送丝电机（5）进行所述第一转速控制；

当所述焊接检测单元（6）检测到焊接电流时，该控制单元（1）对该送丝电机（5）进行所述第二转速控制；

当进行该第二转速控制的时间长度T3大于或等于第二慢送丝时间限值L5时，该控制单元（1）对该送丝电机（5）进行第二加速控制，直至该送丝电机（5）的转速达到与所述标准转速相等；

其中，所述第一加速控制的加速度大于所述第二加速控制的加速度。