CN110576241A

CN110576241A - 一种脉冲焊接的控制方法及装置

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Publication number: CN110576241A
Application number: CN201910831567.6A
Authority: CN
Inventors: 韩晓辉; 李帅贞; 叶结和; 刘勇
Original assignee: CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Current assignee: CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2019-12-17
Anticipated expiration: 2039-09-04
Also published as: CN110576241B

Abstract

本发明实施例提供一种脉冲焊接的控制方法及装置，包括：在脉冲焊接过程中，对短路计数周期内的短路次数进行计数，对焊接周期内的短路时间进行计时；以所述短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的焊接参数进行调整。本发明的脉冲焊接的控制方法及装置以检测到的短路发生的次数和短路发生的时间为依据，短路次数越多，短路发生的时间越长，则认为电弧长度越短，通过自动调整焊接电压来增加电弧长度，减少短路的发生概率，进而达到减少飞溅的目的。

Description

一种脉冲焊接的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种脉冲焊接的控制方法及装置。

背景技术

脉冲焊接过程一般都采用射滴过渡或者射流过渡的方式进行焊接，但是在实际生产应用时，为了减少咬边倾向等焊接缺陷，都采用低短弧长进行焊接，这就带来了焊接飞溅的问题。焊接飞溅是指焊接时焊条或焊丝与被焊工件熔合在一起的过程中由于电弧力的作用将部分液化了的金属向熔池四周喷溅的现象。焊接飞溅会严重影响焊件的表面质量，会影响焊件的表面处理和后续的附件安装，还会对周围环境以及焊接工人的身体健康造成影响。因此在焊接过程中需要尽可能地减少飞溅现象。

现有技术中，如果出现焊接飞溅较大的问题，只能人为地去调整焊接电压来增加弧长，如果没有相关经验，很难达到一个既无飞溅(或只产生小飞溅)又不咬边的焊接过程，而且这对焊工的操作要求很高，影响了焊接质量的提高。

发明内容

本发明实施例提供一种脉冲焊接的控制方法及装置，用以解决现有技术中脉冲焊接容易发生飞溅现象的缺陷，实现对焊接飞溅的有效控制。

第一方面，本发明实施例提供一种脉冲焊接的控制方法，包括：

在脉冲焊接过程中，对短路计数周期内的短路次数进行计数，对焊接周期内的短路时间进行计时；

以所述短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的焊接参数进行调整；其中，

所述短路计数周期为用于计数短路次数的统计时间段，在该统计时间段内，对短路次数做持续统计；所述焊接周期为焊接时间的最小单

第二方面，本发明实施例提供一种脉冲焊接的控制装置，包括：

短路次数与短路时间计算单元，用于在脉冲焊接过程中，对短路计数周期内的短路次数进行计数，对焊接周期内的短路时间进行计时；

焊接参数调整单元，用于以所述短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的焊接参数进行调整；其中，

所述短路计数周期为用于计数短路次数的统计时间段，在该统计时间段内，对短路次数做持续统计；所述焊接周期为焊接时间的最小单位。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如所述脉冲焊接的控制方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如所述脉冲焊接的控制方法的步骤。

第五方面，本发明实施例提供一种焊机，该焊机包括有所述的电子设备。

本发明实施例提供的脉冲焊接的控制方法及装置，以检测到的短路发生的次数和短路发生的时间为依据，短路次数越多，短路发生的时间越长，则认为电弧长度越短，通过增加焊接电压和脉冲峰值电流来增加电弧长度，减少短路的发生概率，进而达到减少飞溅的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种脉冲焊接的控制方法的流程图；

图2为本发明另一实施例提供的一种脉冲焊接的控制方法的流程图；

图3为本发明又一实施例提供的一种脉冲焊接的控制方法的流程图；

图4为发生短路时焊机电流与电压的波形图；

图5为同时调整焊机脉冲峰值电流和焊接电压前后的波形对比图；

图6为本发明再一实施例提供的一种脉冲焊接的控制方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种脉冲焊接的控制装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

焊接飞溅产生的主要原因是电弧长度较短，使得熔滴形成之后还没来得及脱离焊丝就接触了熔池，导致短路的产生，而短路之后发生的燃弧过程的燃弧爆断力较大，熔滴在力的作用下向四周喷溅从而形成焊接飞溅。通过分析焊接飞溅的产生原因，本申请人认为：如果能拉长电弧长度，给熔滴脱落提供足够的空间就能减少甚至避免短路的发生，这将有助于减少飞溅的产生。

在与焊接有关的参数中，增加电压会明显增加弧长，有利于熔滴的过渡，减小短路的发生几率；同时实验发现：增加脉冲峰值电流会使脉冲峰值阶段的能量增加，进而使峰值阶段弧长增加，也有利于峰值阶段过后的熔滴顺畅过渡，进而也能起到减少飞溅的目的。基于上述发现，本申请通过对电压以及脉冲峰值电流的调整来达到减少飞溅的目的。

需要说明的是，在本发明实施例中所涉及的减少飞溅包括两个方面，一是在焊接过程中减少飞溅的产生次数，二是在发生飞溅时减小液滴颗粒的大小。如没有其他的特别说明，本发明实施例中所述减少飞溅均包括这两方面的内容。

图1为本发明实施例提供的一种脉冲焊接的控制方法的流程图，为了解决上述技术问题，如图1所示，本发明实施例提供了一种脉冲焊接的控制方法，包括：

步骤101、在脉冲焊接过程中，对短路计数周期内的短路次数进行计数，对焊接周期内的短路时间进行计时；

在对短路次数进行计数时不可能无限期地连续计数，否则后续对短路次数是否达到阈值的判断将没有意义。因此在本步骤中设置了短路计数周期，所述短路计数周期是一个用于计数短路次数的统计时间段，在这个时间段内，对短路次数做持续统计，一旦一个短路计数周期结束，在下一个短路计数周期开始后需要从零开始重新对短路次数进行计数。所述短路计数周期的长度与焊接的外部条件有关，如所要焊接的焊缝较长时，短路计数周期可以设置地相对较长，反之，所要焊接的焊缝较短时，短路计数周期可以设置地相对较短。在本发明实施例中，可将短路计数周期设置为1秒。

所述焊接周期是焊接时间的一个最小单位，焊接周期的长短与脉冲电流的周期有关，通常一个焊接周期对应脉冲电流的一个周期。例如，若脉冲电流的频率为50Hz，则一个焊接周期为20ms或0.02s；若脉冲电流的频率为1000Hz，则一个焊接周期为1ms或0.001s。

本步骤中，可通过短路判断来检测短路发生的次数，通过短路判断和燃弧判断的时间差来计算短路发生的时间(即短路时间)。具体的说，焊接过程中发生短路时刻的电压为短路电压，发生燃弧时刻的电压为燃弧电压；图4为发生短路时焊机电流与电压的波形图，如图4所示，由于短路时电压会急剧下降，而燃弧时电压会急剧上升，因此通过焊机内部采集两个相邻逆变周期的电压数值，进而计算电压的变化斜率，以电压的变化斜率并配合此时的电压值，可判断是否发生了短路或者是燃弧。如果电压斜率低于短路判定斜率。此时电压值低于短路电压时，则判断发生了短路；如果电压斜率高于燃弧判定斜率，并且此时电压值高于燃弧电压时，则认为发生了燃弧。发生短路时，计时器开始计时，直到发生燃弧时结束，以此计算短路发生的时间；发生短路时，短路计数器开始统计短路次数。

在短路判断时所涉及的短路判定斜率与焊接条件有关，如焊丝直径、焊丝种类、焊接位置、保护气体类型等因素，在某一焊接条件下的具体取值可通过试验得到。在燃弧判断时所涉及的燃弧判定斜率与焊接条件有关，如焊丝直径、焊丝种类、焊接位置、保护气体类型等因素，在某一焊接条件下的具体取值可通过试验得到。

步骤102、以短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的焊接电压进行调整。

在本步骤中，焊机焊接电压调整的决策依据有两个，一个是短路次数，一个是短路时间。这两个决策依据是相互独立的，只要满足其中一个对焊接电压进行调整的依据，即可对焊机的焊接电压进行调整。

以短路次数为决策依据的决策操作在一次短路计数周期结束时进行，在该短路计数周期内的连续短路次数若达到第一阈值，则可对焊机的焊接电压进行调整。所述第一阈值的大小设定与焊接条件有关，如焊丝直径、焊丝种类、焊接位置、保护气体类型等因素，在某一焊接条件下的具体取值可通过试验得到。在本发明实施例中，所述第一阈值的大小为3次。

以短路时间为决策依据的决策操作在一次焊接周期结束时进行，在该焊接周期内的短路时间若达到第二阈值，则可对焊机的焊接电压进行调整。所述第二阈值的大小设定与焊接条件有关，如焊丝直径、焊丝种类、焊接位置、保护气体类型等因素，在某一焊接条件下的具体取值可通过试验得到。在本发明实施例中，所述第二阈值的大小为0.3毫秒。

对焊机焊接电压进行调整的变化量与短路次数和短路时间存在数量关系，以1.2mm直径不锈钢焊丝为例，当短路时间为0.5ms、1ms、1.5ms时，或者当连续短路次数为5次、10次、15次时，焊接电压调整值分别为0.2V、0.4V、0.6V，即：

U₁＝U+0.4t+0.04K；

其中，U₁为调整之后的焊接电压，U为调整之前的焊接电压，t为短路时间，K为短路次数。

短路时间和短路次数与焊接电压的对应关系并不限于上述数据给定的关系，如果焊接条件，如焊丝直径、焊丝种类、保护气体类型等因素发生变化时，对应关系也会发生变化，但是变化的趋势与上述关系相同或相近。

本发明的脉冲焊接的控制方法以检测到的短路发生的次数和短路发生的时间为依据，短路次数越多，短路发生的时间越长，则认为电弧长度越短，通过自动调整焊接电压来增加电弧长度，减少短路的发生概率，进而达到减少飞溅的目的。

基于上述任一实施例，图2为本发明另一实施例提供的一种脉冲焊接的控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括：

步骤201、在脉冲焊接过程中，对短路计数周期内的短路次数进行计数，并对焊接周期内的短路时间进行计时；

在本步骤中，如何对短路计数周期内的短路次数进行计数以及如何对焊接周期内的短路时间进行计时与步骤101的描述并无区别，因此不在本步骤中重复说明。

步骤202、以短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的脉冲峰值电流进行调整。

在本步骤中，如何以短路次数或短路时间为决策依据来进行决策的具体过程与步骤102的相关描述并无区别，因此不在本步骤中重复说明。

当需要对焊机的脉冲峰值电流进行调整时，脉冲峰值电流的调整变化量与短路次数和短路时间存在数量关系，以1.2mm直径不锈钢焊丝为例，当短路时间为0.5ms、1ms、1.5ms时，或者当连续短路次数为5次、10次、15次时，脉冲峰值电流的调整量分别为15A、30A、45A。即：

I_P1＝I_P+30t+3K；

其中，I_P1为调整之后的脉冲峰值电流，I_P为调整之前的脉冲峰值电流，t为短路时间，K为短路次数。

短路时间和短路次数与脉冲峰值电流的对应关系并不限于上述数据给定的关系，如果焊接条件，如焊丝直径、焊丝种类、保护气体类型等因素发生变化时，对应关系也会发生变化，但是变化的趋势与上述关系相同或相近。

本发明的脉冲焊接的控制方法以检测到的短路发生的次数和短路发生的时间为依据，短路次数越多，短路发生的时间越长，则认为电弧长度越短，通过自动调整脉冲峰值电流来增加电弧长度，减少短路的发生概率，进而达到减少飞溅的目的。

基于上述任一实施例，图3为本发明另一实施例提供的一种脉冲焊接的控制方法的流程图，如图3所示，该方法包括：

步骤301、在脉冲焊接过程中，对短路计数周期内的短路次数进行计数，并对焊接周期内的短路时间进行计时；

步骤302、以短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的脉冲峰值电流以及焊接电压进行调整。

当需要对焊机的脉冲峰值电流以及焊接电压进行调整时，脉冲峰值电流和焊接电压的调整变化量都与短路次数和短路时间存在数量关系，以1.2mm直径不锈钢焊丝为例，当短路时间为0.5ms、1ms、1.5ms时，或者当连续短路次数为5次、10次、15次时，脉冲峰值电流的调整量分别为15A、30A、45A，焊接电压调整值分别为0.2V、0.4V、0.6V。即：

I_P1＝I_P+30t+3K；U₁＝U+0.4t+0.04K；

其中，I_P1为调整之后的脉冲峰值电流，I_P为调整之前的脉冲峰值电流，U₁为调整之后的焊接电压，U为调整之前的焊接电压，t为短路时间，K为短路次数。

短路时间和短路次数与脉冲峰值电流和焊接电压的对应关系并不限于上述数据给定的关系，如果焊接条件，如焊丝直径、焊丝种类、保护气体类型等因素发生变化时，对应关系也会发生变化，但是变化的趋势与上述关系相同或相近。

图5为同时调整焊机脉冲峰值电流和焊接电压前后的波形对比图，其中U₁为调整之后的焊接电压，U为调整之前的焊接电压，I_P1为调整之后的脉冲峰值电流，I_P为调整之前的脉冲峰值电流。

本发明的脉冲焊接的控制方法以检测到的短路发生的次数和短路发生的时间为依据，短路次数越多，短路发生的时间越长，则认为电弧长度越短，通过自动调整焊接电压和脉冲峰值电流来增加电弧长度，减少短路的发生概率，进而达到减少飞溅的目的。

基于上述任一实施例，图6为本发明另一实施例提供的一种脉冲焊接的控制方法的流程图，如图6所示，本发明实施例提供的一种脉冲焊接的控制方法，包括：

步骤601、在脉冲焊接过程中，对短路计数周期内的短路次数进行计数，并对焊接周期内的短路时间进行计时；

步骤602、以短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期继续以原有的焊接参数进行脉冲焊接。

如何以短路次数或短路时间为决策依据进行决策的过程在上述任一实施例中均有描述，当短路计数周期内的连续短路次数没有达到第一阈值，且焊接周期内的短路时间也没有达到第二阈值，则焊机保持原有的焊接参数，如焊接电压、脉冲峰值电流，继续进行脉冲焊接。

基于上述任一实施例，图7为本发明实施例提供的一种脉冲焊接的控制装置的结构示意图，如图7所述，该控制装置包括：

短路次数与短路时间计算单元701，用于在脉冲焊接过程中，对短路计数周期内的短路次数进行计数，对焊接周期内的短路时间进行计时；

焊接参数调整单元702，用于以所述短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的焊接参数进行调整。

基于上述任一实施例，图8为一种电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行如下方法：在脉冲焊接过程中，对短路计数周期内的短路次数进行计数，对焊接周期内的短路时间进行计时；以所述短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的焊接参数进行调整。

此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

基于上述任一实施例，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的脉冲焊接的控制方法，例如包括：在脉冲焊接过程中，对短路计数周期内的短路次数进行计数，对焊接周期内的短路时间进行计时；以所述短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的焊接参数进行调整。

基于上述任一实施例，本发明实施例还提供一种焊机，该焊机包括有前述电子设备，在所述电子设备的控制下，所述焊机在脉冲焊接过程中，对短路计数周期内的短路次数进行计数，对焊接周期内的短路时间进行计时；以所述短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的焊接参数进行调整。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种脉冲焊接的控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的脉冲焊接的控制方法，其特征在于，所述焊接参数为焊接电压；以所述短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的焊接电压进行调整包括：

在一次短路计数周期结束时，在该短路计数周期内的连续短路次数达到第一阈值，对焊机的焊接电压进行调整；或

在一次焊接周期结束时，在该焊接周期内的短路时间达到第二阈值，对焊机的焊接电压进行调整。

3.根据权利要求2所述的脉冲焊接的控制方法，其特征在于，所述对焊机的焊接电压进行调整时的调整变化量与短路次数和短路时间有关：

U₁＝U+a*t+b*K；

其中，U₁为调整之后的焊接电压，U为调整之前的焊接电压，t为短路时间，K为短路次数，a、b为与包括焊丝直径、焊丝种类、保护气体类型在内的焊接条件有关的参数。

4.根据权利要求1所述的脉冲焊接的控制方法，其特征在于，所述焊接参数为脉冲峰值电流；以所述短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的脉冲峰值电流进行调整包括：

在一次短路计数周期结束时，在该短路计数周期内的连续短路次数达到第一阈值，对焊机的脉冲峰值电流进行调整；或

在一次焊接周期结束时，在该焊接周期内的短路时间达到第二阈值，对焊机的脉冲峰值电流进行调整。

5.根据权利要求4所述的脉冲焊接的控制方法，其特征在于，所述对焊机的脉冲峰值电流进行调整时的调整变化量与短路次数和短路时间有关：

I_P1＝I_P+c*t+d*K；

其中，I_P1为调整之后的脉冲峰值电流，I_P为调整之前的脉冲峰值电流，t为短路时间，K为短路次数，c、d为与包括焊丝直径、焊丝种类、保护气体类型在内的焊接条件有关的参数。

6.根据权利要求1所述的脉冲焊接的控制方法，其特征在于，所述焊接参数为焊接电压与脉冲峰值电流；以所述短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期对焊机的焊接电压与脉冲峰值电流进行调整包括：

在一次短路计数周期结束时，在该短路计数周期内的连续短路次数达到第一阈值，对焊机的焊接电压与脉冲峰值电流进行调整；或

在一次焊接周期结束时，在该焊接周期内的短路时间达到第二阈值，对焊机的焊接电压与脉冲峰值电流进行调整。

7.根据权利要求6所述的脉冲焊接的控制方法，其特征在于，所述对焊机的焊接电压与脉冲峰值电流进行调整时的调整变化量均与短路次数和短路时间有关：

U₁＝U+a*t+b*K；

I_P1＝I_P+c*t+d*K；

其中，U₁为调整之后的焊接电压，U为调整之前的焊接电压，t为短路时间，I_P1为调整之后的脉冲峰值电流，I_P为调整之前的脉冲峰值电流，K为短路次数，a、b、c、d为与包括焊丝直径、焊丝种类、保护气体类型在内的焊接条件有关的参数。

8.根据权利要求1所述的脉冲焊接的控制方法，其特征在于，以所述短路次数或短路时间为决策依据，在下一脉冲周期继续以原有的焊接参数进行脉冲焊接。

9.根据权利要求1所述的脉冲焊接的控制方法，其特征在于，所述对短路计数周期内的短路次数进行计数包括：

通过短路判断来检测短路发生的次数。

10.根据权利要求1所述的脉冲焊接的控制方法，其特征在于，所述对焊接周期内的短路时间进行计时包括：

通过短路判断和燃弧判断的时间差来计算短路时间。

11.一种脉冲焊接的控制装置，其特征在于，包括：

12.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至10任一项所述脉冲焊接的控制方法的步骤。

13.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至10任一项所述脉冲焊接的控制方法的步骤。

14.一种焊机，其特征在于，该焊机包括有权利要求12所述的电子设备。