CN106670624A - 一种潜弧焊接控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种潜弧焊接控制方法及装置，包括二氧化碳焊机、潜弧焊接控制器和送丝机，一方面通过潜弧焊接控制器对焊接电流和焊接电压进行脉冲输出控制，实现对能量输入的控制，另一方面通过控制送丝机的送丝电压使焊丝送进速度达到稳定的合适值，从而实现大熔深的潜弧焊接。本发明基于普通恒压外特性二氧化碳焊机进行外部潜弧控制，实现大熔深焊接，减少了焊接缺陷，提升了产品性能，降低了返修率，提高了生产效率与工作安全，在中厚板T型接头的平位置焊接中具有明显优势，主要应用于根部打底焊接，实现小角度坡口下的深熔透焊接。

Description

一种潜弧焊接控制方法及装置
技术领域
本发明涉及一种大熔深焊接工艺，具体涉及一种潜弧焊接控制方法及装置，属于焊接技术领域。
背景技术
在船舶钢结构的中厚板T型接头的CO2焊接中，打底焊一般采用实芯焊丝结合开大角度无钝边剖口的工艺，以实现角焊缝的全熔透，该工艺的缺点在于，因坡口和间隙的增大，导致填充金属量增加，从而造成焊前准备工作增加、生产效率低、成本高等缺陷。
针对厚板的焊接，有时会考虑埋弧焊的应用，但埋弧自动焊接方法受制于焊接位置，目前只应用于平焊和横焊位置，并且热输入的过大容易造成焊接热影响区的脆化，从而降低焊缝的使用性能。
CO2焊是一种低氢型的焊接方法，焊缝的含氢量极低，抗锈能力较强，所以焊接低合金钢时不易产生冷裂纹，同时也不易产生氢气孔，易于实现全自动或半自动焊接，从而得到了广泛的应用并逐步取代手工电弧焊。但是由CO2气体特性造成的飞溅大、成型差的缺点限制了这一焊接方法的进一步应用。尽管多年来在克服上述两缺点方面取得了一定的成果，但远远没有达到理想的程度。此外由于CO2焊焊丝直径一般在1mm-1.6mm范围内，其电弧挺度不高，较难实现大熔深焊接。如何更好的利用CO2焊接技术，在易于实现机械化、提高生产效率的基础上对其进行改进，实现大熔深焊接，以及对焊接飞溅以及焊缝成形的控制，都对新一代的焊接设备与研究内容提出了很高的要求。
美国林肯电气公司1993年正式推出了一种利用表面张力控制熔滴短路过渡(STT)的电源，并以STT及相关技术在美国申请了九项专利(US4717807、US4835360、US4866247、US4897522、US4897523、US4954691、US4972064、US5001326、US5002154、US5148001)，并在中国申请了一项名称为《控制短路型焊接系统的方法和装置》的发明专利(CN1033448A)，其中，电源“将电焊电流转换到基本电流值以响应短路状态，将焊接电流通常保持在基本电流值上一段预定时间，然后允许焊接电流达到正常安全电流电平值，并使保持步骤在预定时间以前结束以响应检测的电弧状态”。这种输出极大地区别于以前的恒流或恒压特性控制方式的输出，以柔和的电弧和极小的飞溅成为新一代波形控制的代表。上述技术对熔滴短路过渡周期中的不同过程采用了控制输出电流的方式，燃弧阶段输出大电流使熔滴能迅速生成，当短路发生时迅速减少电流输出，使熔滴依靠重力和表面张力过渡到熔池中。这种控制方式使得焊接飞溅大大减少，成型美观，但在实际焊接中，由于熔滴过渡时能量减小使得电弧穿透力不足，工件熔深不够，可能出现咬边和未融合现象。
四川电子焊接设备公司于2008年公开专利(公开号为：CN200810046123.3，发明名称为：用于CO2气体保护焊和药芯自保护焊接的脉冲能量控制方法)，其特点在于将二氧化碳熔滴过渡周期分为燃弧后期、短路初期以及短路后期三个阶段进行脉冲波形控制，实现焊接熔深与熔宽的控制。该专利主要通过对熔滴过渡过程进行实时波形控制，其信号的采集与反馈是一解决难点；此外，其控制电路为焊机内部电路，涉及设备结构改造，不仅复杂而且造价昂贵。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种潜弧焊接控制方法及装置，解决中厚板小角度坡口T型接头的药芯焊丝焊接所出现的根部未熔透问题，减少焊接过程中出现的焊接缺陷，降低返修率，提高生产效率与产品安全工作性能。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种潜弧焊接控制方法，其特征在于，一方面通过对焊接电流和焊接电压进行脉冲输出控制，实现对能量输入的控制，另一方面控制焊丝送进速度达到稳定，从而实现大熔深的潜弧焊接。
进一步地，所述的控制焊丝送进速度达到稳定是指，通过控制送丝电压使焊丝送进速度达到合适值，该合适值高于峰值电流下所对应的焊机送丝速度，以缩短焊接电弧。
本发明的另一技术方案如下：
一种用于实现上述方法的潜弧焊接控制装置，包括二氧化碳焊机、潜弧焊接控制器和送丝机，所述潜弧焊接控制器同时连接所述二氧化碳焊机和送丝机，所述送丝机连接所述二氧化碳焊机的焊枪，所述潜弧焊接控制器控制所述二氧化碳焊机的焊接电流和焊接电压以控制热输入和改善焊接成形，同时控制所述送丝机的送丝电压以使焊丝送进速度达到稳定的合适值。
进一步地，所述的潜弧焊接控制器包括用于控制所述焊接电流和焊接电压的脉冲输出控制模块、用于控制所述送丝机的焊丝送进速度的调速控制模块、便于参数数字化调节的参数显示模块以及模式控制开关；所述脉冲输出控制模块连接所述二氧化碳焊机，所述调速控制模块连接所述送丝机。
进一步地，所述的脉冲输出控制模块包括有LM358芯片，能够调节脉冲频率和脉宽比并达到稳定的输出控制，脉冲频率调节范围为0～50Hz，脉宽比调节范围为0～100％。
进一步地，所述的调速控制模块包括有NE555P芯片和LM317T芯片，输出电压的调节范围为0～24V。
进一步地，所述的参数显示模块包括有CD4051芯片和ICL7107芯片。
进一步地，所述的潜弧焊接控制器能够实现包括峰值和基值的焊接电流和焊接电压的调节。
进一步地，所述的送丝机为OTC-XD500S焊机。
进一步地，所述的潜弧焊接控制器能够实现潜弧焊接模式与普通焊接模式的切换，以适应不同质量要求的焊接。
与现有技术相比，本发明基于普通恒压外特性二氧化碳焊机进行外部潜弧控制，实现大熔深焊接，减少了焊接缺陷，提升了产品性能，降低了返修率，提高了生产效率与工作安全，在中厚板T型接头的平位置焊接中具有明显优势，主要应用于根部打底焊接，实现小角度坡口下的深熔透焊接。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2为本发明的完全潜弧工作状态。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例来对本发明所述潜弧焊接控制方法及装置作进一步详细阐述，但不能以此限制本发明的保护范围。
本发明所述潜弧焊接控制方法一方面通过对焊接电流和焊接电压进行脉冲输出控制，实现对能量输入的控制，另一方面控制焊丝送进速度达到稳定，从而实现大熔深的潜弧焊接。所述的控制焊丝送进速度达到稳定是指，通过控制送丝电压使焊丝送进速度达到合适值，该合适值高于峰值电流下所对应的焊机送丝速度，以缩短焊接电弧。
请参阅图1，本发明所述的潜弧焊接控制装置包括二氧化碳焊机1、潜弧焊接控制器2和送丝机3，所述潜弧焊接控制器2同时连接所述二氧化碳焊机1和送丝机3，所述送丝机3连接所述二氧化碳焊机1的焊枪4，所述潜弧焊接控制器2控制所述二氧化碳焊机1的焊接电流和焊接电压，以控制热输入和改善焊接成形，同时控制所述送丝机3的送丝电压以使焊丝送进速度达到稳定的合适值。
所述的潜弧焊接控制器2能够实现包括峰值和基值的焊接电流和焊接电压的调节，其包括脉冲输出控制模块、调速控制模块、参数显示模块以及模式控制开关；所述脉冲输出控制模块连接所述二氧化碳焊机1，所述调速控制模块连接所述送丝机3，该送丝机3为OTC-XD500S焊机。所述的潜弧焊接控制器2还能够实现潜弧焊接模式与普通焊接模式的切换，以适应不同质量要求的焊接。
所述的脉冲输出控制模块用于控制所述焊接电流和焊接电压，包括有LM358芯片，能够调节脉冲频率和脉宽比并达到稳定的输出控制，脉冲频率调节范围为0～50Hz，脉宽比调节范围为0～100％。
所述的调速控制模块用于控制所述送丝机3的焊丝送进速度，包括有NE555P芯片和LM317T芯片，输出电压的调节范围为0～24V。
所述的参数显示模块便于参数数字化调节，包括有CD4051芯片和ICL7107芯片。
与现有技术相比，本发明基于普通恒压外特性二氧化碳焊机进行外部潜弧控制，在焊接电流、电压等的确定下，匹配合适的送丝电压，控制送丝机3以某一稳定速度送进焊丝，实现大熔深焊接，减少了焊接缺陷，提升了产品性能，降低了返修率，提高了生产效率与工作安全，在中厚板T型接头的平位置焊接中具有明显优势，本发明主要应用于根部打底焊接，见图2，实现小角度坡口下焊接电弧C在母材A的熔池B中的深熔透焊接。
以上为本发明的较佳实施例，对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的等同或等效改动，都应当被认为包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种潜弧焊接控制方法，其特征在于，一方面通过对焊接电流和焊接电压进行脉冲输出控制，实现对能量输入的控制，另一方面控制焊丝送进速度达到稳定，从而实现大熔深的潜弧焊接。
2.根据权利要求1所述的潜弧焊接控制方法，其特征在于，所述的控制焊丝送进速度达到稳定是指，通过控制送丝电压使焊丝送进速度达到合适值，该合适值高于峰值电流下所对应的焊机送丝速度，以缩短焊接电弧。
3.一种用于实现权利要求1所述方法的潜弧焊接控制装置，其特征在于，所述的潜弧焊接控制装置包括二氧化碳焊机、潜弧焊接控制器和送丝机，所述潜弧焊接控制器同时连接所述二氧化碳焊机和送丝机，所述送丝机连接所述二氧化碳焊机的焊枪，所述潜弧焊接控制器控制所述二氧化碳焊机的焊接电流和焊接电压以控制热输入和改善焊接成形，同时控制所述送丝机的送丝电压以使焊丝送进速度达到稳定的合适值。
4.根据权利要求3所述的潜弧焊接控制装置，其特征在于，所述的潜弧焊接控制器包括用于控制所述焊接电流和焊接电压的脉冲输出控制模块、用于控制所述送丝机的焊丝送进速度的调速控制模块、便于参数数字化调节的参数显示模块以及模式控制开关；所述脉冲输出控制模块连接所述二氧化碳焊机，所述调速控制模块连接所述送丝机。
5.根据权利要求4所述的潜弧焊接控制装置，其特征在于，所述的脉冲输出控制模块包括有LM358芯片，能够调节脉冲频率和脉宽比并达到稳定的输出控制，脉冲频率调节范围为0～50Hz，脉宽比调节范围为0～100％。
6.根据权利要求4所述的潜弧焊接控制装置，其特征在于，所述的调速控制模块包括有NE555P芯片和LM317T芯片，输出电压的调节范围为0～24V。
7.根据权利要求4所述的潜弧焊接控制装置，其特征在于，所述的参数显示模块包括有CD4051芯片和ICL7107芯片。
8.根据权利要求3所述的潜弧焊接控制装置，其特征在于，所述的潜弧焊接控制器能够实现包括峰值和基值的焊接电流和焊接电压的调节。
9.根据权利要求3所述的潜弧焊接控制装置，其特征在于，所述的送丝机为OTC-XD500S焊机。
10.根据权利要求3所述的潜弧焊接控制装置，其特征在于：所述的潜弧焊接控制器能够实现潜弧焊接模式与普通焊接模式的切换，以适应不同质量要求的焊接。
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