CN108127220A - 脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法 - Google Patents

脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及焊接技术领域，提出一种脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法，包括：接通焊枪开关之后，以一预定的慢送丝速度进行送丝；在有焊接电流检出之后，保持慢送丝速度一预定时间；将实际送丝速度由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度；以及设定一虚拟送丝速度，虚拟送丝速度在有电流检出之后由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度，其中在实际送丝速度增加到主焊接送丝速度之前虚拟送丝速度大于实际送丝速度且焊接电流及对应的脉冲参数根据虚拟送丝速度进行匹配。由于虚拟送丝速度大于实际送丝速度，也就是相当于应用较大的能量匹配了较慢的送丝速度。能量较大则热输入大而送丝慢，不会导致由于焊丝熔化的慢而引起飞溅，同时也由于引弧初期能量大，不至于焊丝不熔化导致引弧失败。

Description

脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法
技术领域
本公开涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法。
背景技术
近年来，随着航空航天、交通运输、海洋工程等工业的发展，极大地推动了焊接技术的发展。伴随着产品、材料、使用条件的多种多样,对焊接质量的要求越来越高，因此如何用优质、高效的焊接技术来满足当前的需要，是焊接工作者面临的任务。提高焊接生产效率和焊接质量、实现焊接自动化生产、减少焊接缺陷成为实际生产的迫切要求。
焊接技术中，使用熔化电极，以外加气体作为电弧介质，并保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法，称为熔化极气体保护电弧焊。脉冲熔化极气体保护焊包括脉冲MIG焊(metal inert-gas welding，即熔化极惰性气体保护焊)和脉冲MAG焊(Metal Active Gas Arc Welding，即熔化极活性气体保护电弧焊)以及由此衍生出来的其他熔化极脉冲焊接方法。
脉冲熔化极气体保护焊以其优良的焊接性能、良好的可操作性和可进行全位置焊接等优点，越来越受到使用者的欢迎，但是由于焊接工况越来越复杂，脉冲熔化极气体保护焊的引弧性能越来越受到关注，引弧成功率高低，引弧飞溅大小，引弧过程中熔池形成快慢是决定优良引弧性能的关键。
以往的焊接过程中，接通焊枪开关，送丝会进入慢送丝阶段，等到焊丝接触到母材之后有电流检出时焊接进入到引弧阶段，此阶段送丝速度从慢送丝速度开始，以一定的加速度逐渐增加到主焊接的送丝速度，在此过程中，由于焊接电流和相应的脉冲参数与送丝速度一一匹配，这些参数会根据实际送丝速度的变化而变化，但是由于引弧阶段母材温度较低，热输入量不够，熔池不容易形成，焊接脉冲参数匹配的能量不足以熔化母材和焊丝，从而导致焊丝来不及熔化就接触了母材，电弧会瞬间熄灭，导致顶丝现象，焊丝会崩掉一部分，引弧失败；或者由于送丝熔化速度跟不上实际送丝速度，导致电弧太短，熔滴还没有长大就接触了熔池，造成短路会形成很大的飞溅，上述现象都是引弧性能较差的表现。
因此，有必要研究一种焊接电源以及该焊接电源的控制方法和该焊接电源的控制装置。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
根据本公开的一示例实施方式，公开一种脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法，其特征在于，包括：
接通焊枪开关之后，以一预定的慢送丝速度进行送丝；
在有焊接电流检出之后，保持慢送丝速度一预定时间；
将实际送丝速度由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度；以及
设定一虚拟送丝速度，虚拟送丝速度在有电流检出之后由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度，其中在实际送丝速度增加到主焊接送丝速度之前虚拟送丝速度大于实际送丝速度且焊接电流及对应的脉冲参数根据虚拟送丝速度进行匹配。
根据本公开的一示例实施方式，其中将实际送丝速度由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度包括：将实际送丝速度以第一实际加速度上升到第一实际速度拐点，然后以第二实际加速度上升到主焊接送丝速度。
根据本公开的一示例实施方式，其中虚拟送丝速度在有电流检出之后由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度包括将虚拟送丝速度以第一虚拟加速度上升到第一虚拟速度拐点，然后以第二虚拟加速度上升到主焊接送丝速度。
根据本公开的一示例实施方式，其中虚拟送丝速度与实际送丝速度在第一虚拟速度拐点之前的差值大于在第一虚拟速度拐点之后的差值。
根据本公开的一示例实施方式，其中在将实际送丝速度由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度的过程中包括：n+1个加速度和n个速度拐点，其中n为大于1的整数。
根据本公开的一示例实施方式，其中在虚拟送丝速度在有电流检出之后由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度的过程中包括n+1个虚拟加速度和n个虚拟速度拐点，其中n为大于1的整数。
根据本公开的一示例实施方式，其中在以实际送丝速度为纵坐标，以时间为横坐标的直角坐标系中，实际送丝速度在由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度过程中的轨迹为曲线。
根据本公开的一示例实施方式，其中在以虚拟送丝速度为纵坐标，以时间为横坐标的直角坐标系中，虚拟送丝速度在由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度过程中的轨迹为曲线。
根据本公开的一示例实施方式，其中脉冲熔化极气保护焊为脉冲熔化极惰性气体保护电弧焊。
根据本公开的一示例实施方式，其中脉冲熔化极气保护焊为脉冲熔化极活性气体保护电弧焊。
根据本公开的一些示例实施方式，由于虚拟送丝速度大于实际送丝速度，也就是相当于应用较大的能量匹配了较慢的送丝速度。能量较大则热输入大而送丝慢，不会导致由于焊丝熔化的慢而引起飞溅，同时也由于引弧初期能量大，不至于焊丝不熔化导致引弧失败。
根据本公开的另一些示例实施方式，由于虚拟送丝速度与实际送丝速度在引弧初期的差距大，而在后期差距较小，这样有利于初期快速形成熔池稳定电弧，后期又不至于引弧能量太大，电压升高引起咬边等其他焊接缺陷。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本公开一示例实施方式的脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法的流程图。
图2示出根据本公开一示例实施方式的脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法中引弧阶段送丝速度随时间变化图。
图3示出根据本公开另一示例实施方式的脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法中引弧阶段送丝速度随时间变化图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。
本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。
本公开的目的在于提供一种脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法，包括：接通焊枪开关之后，以一预定的慢送丝速度进行送丝；在有焊接电流检出之后，保持慢送丝速度一预定时间；将实际送丝速度由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度；以及设定一虚拟送丝速度，虚拟送丝速度在有电流检出之后由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度，其中在实际送丝速度增加到主焊接送丝速度之前虚拟送丝速度大于实际送丝速度且焊接电流及对应的脉冲参数根据虚拟送丝速度进行匹配。由于虚拟送丝速度大于实际送丝速度，也就是相当于应用较大的能量匹配了较慢的送丝速度。能量较大则热输入大而送丝慢，不会导致由于焊丝熔化的慢而引起飞溅，同时也由于引弧初期能量大，不至于焊丝不熔化导致引弧失败。进一步的，由于虚拟送丝速度与实际送丝速度在引弧初期的差距大，而在后期差距较小，这样有利于初期快速形成熔池稳定电弧，后期又不至于引弧能量太大，电压升高引起咬边等其他焊接缺陷。
下面结合图1-3对本公开的短路过渡状态的脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法进行详细说明，其中，图1示出根据本公开一示例实施方式的脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法的流程图；图2示出根据本公开一示例实施方式的脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法中引弧阶段送丝速度随时间变化图；图3示出根据本公开另一示例实施方式的脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法中引弧阶段送丝速度随时间变化图。
参照图1所示的根据本公开一示例实施方式的脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法的流程图，该引弧方法可以包括以下步骤：
在S102中，接通焊枪开关之后，以一预定的慢送丝速度进行送丝。即接通焊枪开关之后，进入慢送丝阶段，也就是以一预定的慢送丝速度进行送丝。
在S104中，在有焊接电流检出之后，保持所述慢送丝速度一预定时间。该预定时间的长短可根据实际情况的需要如根据母材的不同类型进行设定和调整。
在S106中，将实际送丝速度由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度。
具体来说，在有焊接电流检出之后，实际送丝速度(附图2中的实线所示)保持慢送丝速度一段时间(t1)，然后以第一斜率或者说第一实际加速度上升到图示A点即第一实际速度拐点，然后以第二斜率或者说第二实际加速度上升到主焊接送丝速度值。
在S108中，设定一虚拟送丝速度，虚拟送丝速度在有电流检出之后由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度，其中在实际送丝速度增加到主焊接送丝速度之前虚拟送丝速度大于实际送丝速度且焊接电流及对应的脉冲参数根据虚拟送丝速度进行匹配。
也就是说，在将实际送丝速度由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度的同时，设定另外一个虚拟送丝速度(附图2中的虚线所示)，此虚拟送丝速度在有电流检出之后就开始以第一虚拟斜率或者说第一虚拟加速度上升到B点即第一虚拟速度拐点，然后以第二虚拟斜率或者说第二虚拟加速度上升到主焊接送丝速度(如附图2中的粗虚线所示)，虚拟送丝速度的速度要比实际送丝速度快。此时焊接电流及对应的脉冲参数根据虚拟送丝速度匹配，这样的话，每一点的实际送丝速度都对应了虚拟送丝速度所匹配的焊接电流和脉冲参数。
需要在此进行特别说明的是，本公开所涉及实际送丝速度和虚拟送丝速度并非只有如图2所示一个拐点的情况，根据实际焊丝丝径和母材种类的不同，可拓展为多个拐点的情况，或者拓展为如图3所示的曲线上升模式。也就是说，以下几个示例实施方式中所述的几种情况均属于本公开涉及范围之内：
根据本公开的一示例实施方式，其中在将实际送丝速度由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度的过程中包括：n+1个加速度和n个速度拐点，其中n为大于1的整数。
根据本公开的一示例实施方式，其中在虚拟送丝速度在有电流检出之后由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度的过程中包括n+1个虚拟加速度和n个虚拟速度拐点，其中n为大于1的整数。
根据如图2或3所示的本公开的一示例实施方式，其中在以实际送丝速度为纵坐标，以时间为横坐标的直角坐标系中，实际送丝速度在由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度过程中的轨迹为曲线。
根据如图2或3所示的本公开的一示例实施方式，其中在以虚拟送丝速度为纵坐标，以时间为横坐标的直角坐标系中，虚拟送丝速度在由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度过程中的轨迹为曲线。
根据本公开的一示例实施方式，其中虚拟送丝速度与实际送丝速度在第一虚拟速度拐点之前的差值大于在第一虚拟速度拐点之后的差值。也就是说，两个送丝速度在引弧初期的差距大，如附图2中T1时刻a、b两点，后期差距较小，如附图2中T2时刻c、d两点。
由附图2和3可知，虚拟送丝速度都比实际送丝速度数值大，也就是相当于应用较大的能量匹配了较慢的送丝速度，虚拟送丝速度与实际送丝速度的差距越大，表明能量输入就越大。热输入大，送丝慢，不会导致由于焊丝熔化的慢而引起飞溅，也由于引弧初期能量大，不至于焊丝不熔化导致引弧失败。图示两个送丝速度在引弧初期的差距大，如附图2和3中T1时刻a、b两点，后期差距较小，如附图2和3中T2时刻c、d两点，这样有利于初期快速形成熔池稳定电弧，后期又不至于引弧能量太大，电压升高引起咬边等其他焊接缺陷。
根据本公开的一示例实施方式，其中脉冲熔化极气保护焊为脉冲熔化极惰性气体保护电弧焊，即MIG焊(metal inert-gas welding，熔化极惰性气体保护焊)。具体来说，在脉冲熔化极气保护焊中，用实芯焊丝的惰性气体(Ar或He)保护电弧焊法称为熔化极惰性气体保护焊，简称MIG焊。
根据本公开的一示例实施方式，其中脉冲熔化极气保护焊为脉冲熔化极活性气体保护电弧焊，即MAG焊。MAG(Metal Active Gas Arc Welding)焊是熔化极活性气体保护电弧焊的英文简称，它是在氩气中加入少量的氧化性气体(氧气，二氧化碳或其混合气体)混合而成的一种混合气体保护焊。我国常用的是80％Ar+20％二氧化碳的混合气体，由于混合气体中氩气占的比例较大，故常称为富氩混合气体保护焊。
通过以上的详细描述，本领域的技术人员易于理解，根据本公开实示例性实施方式的脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法具有以下优点中的一个或几个。
根据本公开的一些示例实施方式，由于虚拟送丝速度大于实际送丝速度，也就是相当于应用较大的能量匹配了较慢的送丝速度。能量较大则热输入大而送丝慢，不会导致由于焊丝熔化的慢而引起飞溅，同时也由于引弧初期能量大，不至于焊丝不熔化导致引弧失败。
根据本公开的另一些示例实施方式，由于虚拟送丝速度与实际送丝速度在引弧初期的差距大，而在后期差距较小，这样有利于初期快速形成熔池稳定电弧，后期又不至于引弧能量太大，电压升高引起咬边等其他焊接缺陷。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种脉冲熔化极气体保护焊的引弧方法，其特征在于，包括：
接通焊枪开关之后，以一预定的慢送丝速度进行送丝；
在有焊接电流检出之后，保持慢送丝速度一预定时间；
将实际送丝速度由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度；以及
设定一虚拟送丝速度，虚拟送丝速度在有电流检出之后由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度，其中在实际送丝速度增加到主焊接送丝速度之前虚拟送丝速度大于实际送丝速度且焊接电流及对应的脉冲参数根据虚拟送丝速度进行匹配。
2.根据权利要求1所述的引弧方法，其特征在于，其中将实际送丝速度由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度包括：将实际送丝速度以第一实际加速度上升到第一实际速度拐点，然后以第二实际加速度上升到主焊接送丝速度。
3.根据权利要求1或2所述的引弧方法，其特征在于，其中虚拟送丝速度在有电流检出之后由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度包括将虚拟送丝速度以第一虚拟加速度上升到第一虚拟速度拐点，然后以第二虚拟加速度上升到主焊接送丝速度。
4.根据权利要求3所述的引弧方法，其特征在于，其中虚拟送丝速度与实际送丝速度在第一虚拟速度拐点之前的差值大于在第一虚拟速度拐点之后的差值。
5.根据权利要求1所述的引弧方法，其特征在于，其中在将实际送丝速度由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度的过程中包括：n+1个加速度和n个速度拐点，其中n为大于1的整数。
6.根据权利要求1或5所述的引弧方法，其特征在于，其中在虚拟送丝速度在有电流检出之后由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度的过程中包括n+1个虚拟加速度和n个虚拟速度拐点，其中n为大于1的整数。
7.根据权利要求1所述的引弧方法，其特征在于，其中在以实际送丝速度为纵坐标，以时间为横坐标的直角坐标系中，实际送丝速度在由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度过程中的轨迹为曲线。
8.根据权利要求1或7所述的引弧方法，其特征在于，其中在以虚拟送丝速度为纵坐标，以时间为横坐标的直角坐标系中，虚拟送丝速度在由慢送丝速度逐渐增加到主焊接送丝速度过程中的轨迹为曲线。
9.根据权利要求1所述的引弧方法，其特征在于，其中脉冲熔化极气保护焊为脉冲熔化极惰性气体保护电弧焊。
10.根据权利要求1所述的引弧方法，其特征在于，其中脉冲熔化极气保护焊为脉冲熔化极活性气体保护电弧焊。
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