CN110842328A

CN110842328A - 脉冲焊接方法、脉冲焊接系统与焊机

Info

Publication number: CN110842328A
Application number: CN201911183574.6A
Authority: CN
Inventors: 赵永键; 张立伟; 王伟; 陈立宁; 温培银
Original assignee: Panasonic Welding Systems Tangshan Co Ltd
Current assignee: Panasonic Welding Systems Tangshan Co Ltd
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2020-02-28
Anticipated expiration: 2039-11-27
Also published as: CN110842328B

Abstract

本公开是关于一种脉冲焊接方法、脉冲焊接系统与焊机，该脉冲焊接方法用于焊机，焊机焊接过程中的焊接电流具有一脉冲波形，所述脉冲波形依次包括脉冲峰值阶段、脉冲中值阶段与脉冲基值阶段，其特征在于，包括：在所述脉冲峰值阶段，使焊丝形成熔滴；在所述脉冲中值阶段，使所述焊丝以第一预设加速度朝向远离目标焊接区域的方向回抽，以使所述熔滴缩颈后脱落，接着使所述焊丝朝向远离所述目标焊接区域的移动速度减速至零；在所述脉冲基值阶段，使所述焊丝以第二预设加速度朝向靠近所述目标焊接区域的方向送进。本公开提供的脉冲焊接方法，能够在遇到焊材粘性大或者焊丝熔滴不易脱落的情况下也能够实现一脉一滴。

Description

脉冲焊接方法、脉冲焊接系统与焊机

技术领域

本公开涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种脉冲焊接方法、脉冲焊接系统与焊机。

背景技术

随着科学技术的不断提高，人们对焊接质量的要求也在不断提升。以前大部分碳钢工件的焊接采用二氧化碳充当保护气短路焊接的方式进行加工，这样虽然成本低但是焊接飞溅大、成型差。随着焊接技术的发展出现了脉冲焊接，脉冲焊接的特点是焊接热输入大，焊接飞溅小、焊缝成型美观，大多数生产企业为了追求更高的产品附加值逐步将焊接工艺切换为脉冲焊接。

但是，在实际生产的过程中，脉冲焊接仍存在诸多缺点，降低了焊接品质，增加了焊接成本。

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焊接方法、脉冲焊接系统与焊机，能够在遇到焊材粘性大或者焊丝熔滴不易脱落的情况下也能够实现一脉一滴。

根据本公开的一个方面，提供了一种脉冲焊接方法，用于焊机，焊机焊接过程中的焊接电流具有一脉冲波形，所述脉冲波形依次包括脉冲峰值阶段、脉冲中值阶段与脉冲基值阶段，该脉冲焊接方法包括：

在所述脉冲峰值阶段，使焊丝形成熔滴；

在所述脉冲中值阶段，使所述焊丝以第一预设加速度朝向远离目标焊接区域的方向回抽，以使所述熔滴缩颈后脱落，接着使所述焊丝朝向远离所述目标焊接区域的移动速度减速至零；

在所述脉冲基值阶段，使所述焊丝以第二预设加速度朝向靠近所述目标焊接区域的方向送进。

在本公开的一种示例性实施例中，在所述脉冲基值阶段，使所述焊丝朝向靠近目标焊接区域的第二方向送进，包括：

在所述脉冲基值阶段，使所述焊丝以第二预设加速度朝向靠近所述目标焊接区域的第二方向送进预设时间；

接着使所述焊丝朝向靠近所述目标焊接区域减速移动，以使在脉冲基值阶段结束前，所述焊丝的移动速度减速至预设速度。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预设速度为零。

在本公开的一种示例性实施例中，所述焊丝朝向靠近所述目标焊接区域的第二方向送进的所述第二预设加速度可调。

在本公开的一种示例性实施例中，所述焊丝朝向靠近所述目标焊接区域的第二方向送进所述预设时间可调。

在本公开的一种示例性实施例中，所述脉冲波形的周期可调，所述脉冲波形的标准周期为T，在所述脉冲波形的标准周期中，所述焊丝在所述预设时间结束时，所述焊丝的速度为v1；

所述脉冲波形的调整后的周期为Tn，在所述脉冲波形的调整后的周期中，所述焊丝在所述预设时间结束时，所述焊丝的速度为：

v2＝v1+(Tn-T)*vk

其中，vk为反馈系数。

在本公开的一种示例性实施例中，在所述脉冲峰值阶段，所述焊丝的移动速度为零。

在本公开的一种示例性实施例中，所述焊丝在加速过程和/或减速过程中的加速度大小为固定值。

根据本公开的另一个方面，还提供了一种脉冲焊接系统，该脉冲焊接系统包括：存储电路、处理电路及存储在所述存储电路中并可在所述处理电路中运行的可执行指令，所述处理电路执行所述可执行指令时实现如上述的脉冲焊接方法。

根据本公开的再一个方面，还提供了一种焊机，改焊机包括上述的脉冲焊接系统。

本公开提供的脉冲焊接方法，解决了脉冲焊接中熔滴脱落不一致造成电弧不稳定和导电嘴消耗过快这两个最为棘手的问题，本公开从保证熔滴脱落和较少导电嘴消耗的角度出发，在脉冲焊接刚刚形成熔滴还未产生缩颈时进行焊丝回抽，从而在惯性的作用下促进熔滴形成缩颈顺利脱落，能够在遇到焊材粘性大或者焊丝熔滴不易脱落的情况下也能够实现一脉一滴。在熔滴形成缩颈刚刚断开的时点焊丝开始回抽减速，当送丝速度变为零时开始正向送丝。此外，在脉冲基值阶段焊丝快速送进，在基值阶段导电嘴温度较峰值阶段低这样焊丝对导电嘴的磨损作用小，而且基值阶段焊丝的快速送进可以防止异常电压的产生。

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为本公开的一种实施例提供的脉冲焊接方法的流程图；

图2为本公开的一种实施例提供的焊丝熔滴的滴落过程示意图；

图3为本公开的一种实施例提供的焊丝的移动速度随时间变化的关系图；

图4为本公开的一种实施例提供的脉冲波形的电压随时间变化的关系图；

图5为本公开的一种实施例提供的脉冲波形的电流随时间变化的关系图；

图6为本公开的一种实施例提供的脉冲焊接方法的时序图。

附图标记说明：10、焊丝，20、熔滴。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。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方式中。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方式的充分理解。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省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。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。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。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。

用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

申请人发现，在实际生产的过程中脉冲焊接也暴露出了它的缺点：

第一：在遇到一些焊丝粘性大的材质或者在进行小电流焊接时常常由于材料的一些特殊性能或者焊丝的加工方式不同、焊丝表面的镀层不同等原因导致脉冲焊接时熔滴不易脱落，无法保证一脉一滴，这时候就会有无规律的多脉一滴造成大短路的发生从而产生飞溅，生产者为了降低飞溅会刻意的提高电压，但是过高的电压又会导致焊缝成型差比如咬边等缺陷的产生，达不到脉冲焊接的效果；

第二：脉冲焊接时电流的输出是脉动形式，在设定电流相同的情况下脉冲焊接的有效电流值会比短路焊接时候的有效电流值高。导电嘴温度会很高，焊丝表面如果不是很光滑时就会加剧导电嘴的消耗。再加上脉冲焊接峰值电流会远远大于设定的平均电流值，在送丝的过程中遇到脉冲峰值电流时如果导电性不好会在导电嘴和焊丝之间产生打火现象。而且在脉冲峰值阶段导电嘴的温度会更高，这时焊丝在送进的过程中会使导电嘴的磨损加剧，从而导致导电嘴消耗过快，增加了焊接的成本。

本实施方式首先公开了一种脉冲焊接方法，该脉冲焊接方法用于焊机，焊机焊接过程中的焊接电流具有一脉冲波形，脉冲波形依次包括脉冲峰值阶段、脉冲中值阶段与脉冲基值阶段；如图1所示，该脉冲焊接方法包括：

步骤S100、在脉冲峰值阶段，使焊丝形成熔滴；

步骤S200、在脉冲中值阶段，使焊丝以第一预设加速度朝向远离目标焊接区域的方向回抽，以使熔滴缩颈后脱落，接着使焊丝朝向远离目标焊接区域的移动速度减速至零；

步骤S300、在脉冲基值阶段，使焊丝以第二预设加速度朝向靠近目标焊接区域的方向送进。

下面，将对本示例实施方式中的脉冲焊接方法的各步骤进行进一步的说明。

在步骤S100中，在脉冲峰值阶段，使焊丝形成熔滴。

具体地，如图4和图5所示，t1时间段位脉冲峰值阶段，t2+t3时间段为脉冲中值阶段，t4+t5时间段为脉冲基值阶段，t1+t2+t3+t4+t5时间段和为一个脉冲波形的周期。在t1时间段中，t1时间例如为0.5ms～5ms，如图2所示，脉冲电压逐渐上升到最大值，脉冲电流也逐渐上升到最大值，并持续一段时间，通过从第1节点持续至第2节点时，焊丝10上形成了熔滴20。其中，在形成熔滴20时，可使焊丝10的移动速度为零，使焊丝10处于静止状态，这样保证在导电嘴温度最高时焊丝10是静止的，避免焊丝10对导电嘴的磨损以及导电嘴和焊丝10的打火。可以保证电弧的稳定性还有导电嘴的使用寿命。当然，焊丝10在脉冲峰值阶段也可以以较低的速度移动，本公开对此不做限制。

此外，如4所示，脉冲峰值阶段包括脉冲电压的上升沿。

在步骤S200中，在脉冲中值阶段，使焊丝以第一预设加速度朝向远离目标焊接区域的方向回抽，以使熔滴缩颈后脱落，接着使焊丝朝向远离目标焊接区域的移动速度减速至零。

具体地，如图2和图3所示，焊丝10形成熔滴20还未产生缩颈时，在脉冲中值阶段，使焊丝10以第一预设加速度朝向远离目标焊接区域的方向回抽，熔滴20由于惯性的作用产生缩颈顺利过渡，当焊丝10经过t2时间，t2时间例如为0.1ms～2ms，缩回速度由图2中第2节点向第3节点变化，在第3节点时加速至最大回抽速度v1，v1速度例如为20m/min～50m/min，此时熔滴20缩颈后脱落；接着经过t3时间，t3时间例如为0.1ms～2ms，从此刻开始焊丝10回抽速度减缓逐步由图2中第3节点向第4节点变化，使焊丝10朝向远离目标焊接区域的移动速度减速至零。其中，第3节点处焊丝10速度减慢的时刻也可根据电压等一些电信号来进行控制，此过程的时间由t3设定，到达第4节点的时候进入脉冲基值阶段。

具体地，焊丝10朝向远离目标焊接区域的移动速度减速至零时，处于第4节点，此时以第二预设加速度快速送进预设时间，送进速度由第4节点向第5节点变化，接着经过t4时间，t4时间例如为0.1ms～20ms，第5节点处达到正向送进的最大速度v2，最大速度v2例如为20m/min～60m/min。为了保证在下一个脉冲峰值阶段焊丝10是处于静止状态，送进速度会在t5的时间内由速度v2变为预设速度，预设速度为零，或基本为零的缓慢速度。t5的时间可以是脉冲周期减去(t1+t2+t3+t4)所得，也可以是从脉冲周期结束的时刻向前递推t5时间，t5时间例如为0.1ms～2ms。

如图6所示，当下一个脉冲到来时可按照步骤S410～步骤S450重复之前的过程。通过在脉冲基值阶段焊丝10的快速送进可以保证在导电嘴温度较低的阶段送进焊丝10减少对导电嘴的磨损，还可防止异常电压的产生。

其中，焊丝10朝向靠近目标焊接区域的第二方向送进的第二预设加速度可调，焊丝10朝向靠近目标焊接区域的第二方向送进预设时间可调，以便对焊丝10的送进速度进行控制。

如图2所示，阴影部分②减去阴影部分①所求出的面积就是每个脉冲周期焊丝10的送进量。当脉冲周期在调整变化的时候可以通过调整第5节点的位置实现送进量的控制，第5节点的位置可以在第6节点到第7节点间根据周期的变化而变化。其中，脉冲波形的周期可调，假设脉冲波形的标准周期为T，在脉冲波形的标准周期中，焊丝10在预设时间结束时，焊丝10的速度为v1；脉冲波形的调整后的周期为Tn，在脉冲波形的调整后的周期中，焊丝10在预设时间结束时，焊丝10的速度为：

v2＝v1+(Tn-T)*vk

其中，vk为反馈系数，即为一个控制速度的反馈系数，此值为正值，可以根据实际的焊接效果进行调整。

此外，如图2所示，焊丝10在加速过程中的加速度大小为固定值；或者，焊丝10在减速过程中的加速度大小为固定值；或者焊丝10在加速过程中与减速过程中的加速度大小均为固定值。通过将加速度设为固定值，能够提升焊丝10移动的稳定性，避免速度变化频繁对导电嘴造成过多的磨损，还可防止异常电压的产生，保证电弧的稳定性还有导电嘴的使用寿命。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

本公开还提供了一种脉冲焊接系统，该脉冲焊接系统包括：存储电路、处理电路及存储在存储电路中并可在处理电路中运行的可执行指令，处理电路执行可执行指令时实现如上述的脉冲焊接方法。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

本公开还提供了一种焊机，该焊机包括上述的脉冲焊接系统。例如，该焊机可为机器人焊机。

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所附的权利要求指出。

Claims

1.一种脉冲焊接方法，用于焊机，焊机焊接过程中的焊接电流具有一脉冲波形，所述脉冲波形依次包括脉冲峰值阶段、脉冲中值阶段与脉冲基值阶段，其特征在于，包括：

在所述脉冲峰值阶段，使焊丝形成熔滴；

2.根据权利要求1所述的脉冲焊接方法，其特征在于，在所述脉冲基值阶段，使所述焊丝朝向靠近目标焊接区域的第二方向送进，包括：

3.根据权利要求2所述的脉冲焊接方法，其特征在于，所述预设速度为零。

4.根据权利要求2所述的脉冲焊接方法，其特征在于，所述焊丝朝向靠近所述目标焊接区域的第二方向送进的所述第二预设加速度可调。

5.根据权利要求2所述的脉冲焊接方法，其特征在于，所述焊丝朝向靠近所述目标焊接区域的第二方向送进所述预设时间可调。

6.根据权利要求2所述的脉冲焊接方法，其特征在于，所述脉冲波形的周期可调，所述脉冲波形的标准周期为T，在所述脉冲波形的标准周期中，所述焊丝在所述预设时间结束时，所述焊丝的速度为v1；

v2＝v1+(Tn-T)*vk

其中，vk为反馈系数。

7.根据权利要求1所述的脉冲焊接方法，其特征在于，在所述脉冲峰值阶段，所述焊丝的移动速度为零。

8.根据权利要求1所述的脉冲焊接方法，其特征在于，所述焊丝在加速过程和/或减速过程中的加速度大小为固定值。

9.一种脉冲焊接系统，其特征在于，包括：存储电路、处理电路及存储在所述存储电路中并可在所述处理电路中运行的可执行指令，所述处理电路执行所述可执行指令时实现如权利要求1～8任一项所述的脉冲焊接方法。

10.一种焊机，其特征在于，包括权利要求9所述的脉冲焊接系统。