CN110883408A - 脉冲焊接设备、脉冲焊接控制装置及控制方法 - Google Patents

脉冲焊接设备、脉冲焊接控制装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及焊接技术领域，尤其涉及一种脉冲焊接设备、脉冲焊接控制装置及控制方法。该脉冲焊接控制方法包括：判定脉冲焊接的第一脉冲周期内是否出现短路现象；当第一脉冲周期内出现短路现象时，判定短路现象是否持续到脉冲焊接的第二脉冲周期，第二脉冲周期和第一脉冲周期相邻；当短路现象持续到第二脉冲周期时，调整第二脉冲周期内的待调脉冲参数，以增大第二脉冲周期内的焊冲能量。该脉冲焊接控制方法能够对第二脉冲周期内的脉冲参数进行调整，从而减少焊接飞溅和焊丝扎丝现象，并提高焊接过程的稳定性和焊接质量。

Description

脉冲焊接设备、脉冲焊接控制装置及控制方法
技术领域
本公开涉及焊接技术领域，尤其涉及一种脉冲焊接设备、脉冲焊接控制装置及控制方法。
背景技术
脉冲焊接，是指将待焊接的母材设置于两个加热元件之间，并通入电流使加热元件在极短时间内产生强热能的脉冲，从而实现母材的融化及焊接。其中，MIG脉冲焊(MetalInert Gas Arc Welding)采用惰性气体作为实芯焊丝的保护气体，而MAG脉冲焊(MetalActive Gas Arc Welding)采用活性气体作为实芯焊丝的保护气体。
目前，在MIG脉冲焊和MAG脉冲焊的使用过程中，如果出现短路现象、且短路现象持续到下一个脉冲周期，就会影响到下一个脉冲周期内焊丝的正常熔滴，并造成较大颗粒的焊接飞溅、甚至出现焊丝扎丝现象，不但影响了焊接过程的稳定性，而且降低了焊接质量。
所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它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控制方法、脉冲焊接控制装置及脉冲焊接设备，该脉冲焊接控制方法能够对第二脉冲周期内的脉冲参数进行调整，从而减少焊接飞溅和焊丝扎丝现象，并提高焊接过程的稳定性和焊接质量。
为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：
根据本公开的第一个方面，提供一种脉冲焊接控制方法，所述脉冲焊接控制方法包括：
判定脉冲焊接的第一脉冲周期内是否出现短路现象；
当所述第一脉冲周期内出现所述短路现象时，判定所述短路现象是否持续到脉冲焊接的第二脉冲周期，所述第二脉冲周期和所述第一脉冲周期相邻；
当所述短路现象持续到所述第二脉冲周期时，调整所述第二脉冲周期内的待调脉冲参数，以增大所述第二脉冲周期内的焊冲能量。
在本公开的一种示例性实施例中，判定所述短路现象是否持续到脉冲焊接的第二脉冲周期，包括：
对所述短路现象进行计时，以获取所述短路现象的初始时刻和结束时刻；
根据所述初始时刻和所述结束时刻，判定所述短路现象是否持续到所述第二脉冲周期。
在本公开的一种示例性实施例中，根据所述初始时刻和所述结束时刻，判定所述短路现象是否持续到所述第二脉冲周期，包括：
根据所述初始时刻和所述结束时刻确定出所述短路现象的持续区间；
判定所述短路现象的持续区间与所述第二脉冲周期的持续区间是否发生重叠；
当所述短路现象的持续区间与所述第二脉冲周期的持续区间发生重叠时，判定所述短路现象持续到所述第二脉冲周期。
在本公开的一种示例性实施例中，所述待调脉冲参数包括待调脉冲峰值电流、待调脉冲峰值持续时间和待调脉冲下降时间的一种或多种。
在本公开的一种示例性实施例中，所述待调脉冲峰值电流、所述待调脉冲峰值持续时间和所述待调脉冲下降时间分别满足以下预设公式：
I2＝I1×(1+K1ΔT)
T2＝T1×(1+K2ΔT)
t2＝t1×(1+K3ΔT)
式中，I2为所述待调脉冲峰值电流，T2为所述待调脉冲峰值持续时间，t2为所述待调脉冲下降时间；
I1为所述第一脉冲周期内的脉冲峰值电流，T1为所述第一脉冲周期内的脉冲峰值持续时间，t1为所述第一脉冲周期内的脉冲下降时间；
K1、K2和K3为常数系数，且取值范围均为1～1.8；
ΔT为所述初始时刻和所述结束时刻的时间差。
在本公开的一种示例性实施例中，K1、K2及K3的取值均随ΔT的增大而增大。
在本公开的一种示例性实施例中，判定脉冲焊接的第一脉冲周期内是否出现短路现象，包括：
获取所述第一脉冲周期内的电压值和电压变化率；
当所述电压值小于预设电压值、且所述电压变化率小于预设变化率时，判定所述第一脉冲周期内出现所述短路现象。
在本公开的一种示例性实施例中，所述预设电压值的取值范围为8V～12V，所述预设变化率小于或等于200V/ms。
根据本公开的第二个方面，提供一种脉冲焊接控制装置，所述脉冲焊接控制装置包括：
第一判定单元，用于判定脉冲焊接的第一脉冲周期内是否出现短路现象；
第二判定单元，用于在所述第一脉冲周期内出现所述短路现象时，判定所述短路现象是否持续到脉冲焊接的第二脉冲周期，所述第二脉冲周期和所述第一脉冲周期相邻；
调整单元，用于在所述短路现象持续到所述第二脉冲周期时，调整所述第二脉冲周期内的待调脉冲参数，以增大所述第二脉冲周期内的焊冲能量。
根据本公开的第三个方面，提供一种脉冲焊接设备，所述脉冲焊接设备包括：
脉冲焊接电源；
上述脉冲焊接控制装置，连接于所述脉冲焊接电源，用于在所述第一脉冲周期内出现短路现象、且所述短路现象持续到所述第二脉冲周期时，调整所述第二脉冲周期内的待调脉冲参数，以增大所述第二脉冲周期内的焊冲能量。
本公开实施方式的脉冲焊接控制方法，首先需要判定脉冲焊接的第一脉冲周期内是否出现短路现象，存在两种结果：
(1)如果第一脉冲周期内出现短路现象，则需要判定短路现象是否持续到与第一脉冲周期相邻的第二脉冲周期；(2)如果第一脉冲周期内没有出现短路现象，则直接输出第二脉冲周期内的第二脉冲。
同时，判定短路现象是否持续到与第一脉冲周期相邻的第二脉冲周期，也存在两种结果：
(1)如果短路现象没有持续到第二脉冲周期，则直接输出第二脉冲周期内的第二脉冲；(2)如果短路现象持续到第二脉冲周期时，则对第二脉冲周期内的待调脉冲参数进行调整，以增大第二脉冲周期内的焊冲能量，从而增加焊丝在第二脉冲周期内的燃烧量，进而使得焊丝与工件之间的接触较松。
由此，本申请的脉冲焊接控制方法能够减少出现焊接飞溅和焊丝扎丝现象，进而提高焊接过程的稳定性和焊接质量。
本公开实施方式的脉冲焊接控制装置及脉冲焊接设备，能够实现上述脉冲焊接控制方法，也就是说，本申请的脉冲焊接控制装置也能够提高焊接过程的稳定性和焊接质量，此处不再赘述。
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是相关技术中脉冲焊接的第一脉冲周期内出现短路现象、且短路现象没有持续到第二脉冲周期的波形图。
图2是相关技术中脉冲焊接的第一脉冲周期内出现短路现象、且短路现象持续到第二脉冲周期的波形图。
图3是本公开实施方式脉冲焊接控制方法的流程示意图。
图4是本公开实施方式脉冲焊接控制方法的控制流程图。
图5是采用本公开实施方式脉冲焊接控制方法对图2中波形图的处理示意图。
图中：1、第一脉冲周期；2、第二脉冲周期。
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范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。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。
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所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。
用语“一个”、“一”、“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”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
相关技术中，如果MIG脉冲焊和MAG脉冲焊采用的焊接电压较低，则电弧的长度较短(焊丝与工件距离较短)，使得焊丝熔滴长大后没有足够的空间缩颈(从焊丝掉落)，就极有可能导致焊丝与工件通过熔滴接触(发生短路)，进而使得脉冲焊接的电流增大。
如图1所示，脉冲焊接中第一脉冲周期1的基值阶段出现短路现象(电压呈波谷、电流呈波峰)，但短路现象并没有持续到第二脉冲周期2，也就是说，短路现象并不影响第二脉冲周期2，此时，第二脉冲周期2内产生的飞溅较少，因此，并不需要对第二脉冲周期2的脉冲参数作任何处理。
如图2所示，脉冲焊接中第一脉冲周期1的基值阶段出现短路现象(电压呈波谷、电流呈波峰)，且短路现象持续到第二脉冲周期2，并与第二脉冲周期2的峰值阶段重叠，此时，焊丝与工件之间的接触更为严重，并造成较大颗粒的焊接飞溅、甚至出现焊丝扎丝现象。
因此，为了减少焊接飞溅和焊丝扎丝现象，本公开实施方式中提供一种脉冲焊接控制方法，如图3所示，该脉冲焊接控制方法可以包括以下步骤：
步骤S110，判定脉冲焊接的第一脉冲周期内是否出现短路现象；
步骤S120，当第一脉冲周期内出现短路现象时，判定短路现象是否持续到脉冲焊接的第二脉冲周期，第二脉冲周期和第一脉冲周期相邻；
步骤S130，当短路现象持续到第二脉冲周期时，调整第二脉冲周期内的待调脉冲参数，以增大第二脉冲周期内的焊冲能量。
本公开实施方式的脉冲焊接控制方法，首先需要判定脉冲焊接的第一脉冲周期1内是否出现短路现象，存在两种结果：
(1)如果第一脉冲周期1内出现短路现象，则需要判定短路现象是否持续到与第一脉冲周期1相邻的第二脉冲周期2；(2)如果第一脉冲周期1内没有出现短路现象，则直接输出第二脉冲周期2内的第二脉冲。
同时，判定短路现象是否持续到第二脉冲周期2，也存在两种结果：
(1)如果短路现象没有持续到第二脉冲周期2，则直接输出第二脉冲周期2内的第二脉冲；(2)如果短路现象持续到第二脉冲周期2，则对第二脉冲周期2内的待调脉冲参数进行调整，以增大第二脉冲周期2内的焊冲能量，从而增加焊丝在第二脉冲周期2内的燃烧量，进而使得焊丝与工件之间的接触较松。
由此，本申请的脉冲焊接控制方法能够减少出现焊接飞溅和焊丝扎丝现象，进而提高焊接过程的稳定性和焊接质量。
下面结合附图对本公开实施方式提供的脉冲焊接控制方法的各步骤进行详细说明：
如图4所示，脉冲焊接开始，并在第一个脉冲周期1内输出第一脉冲，此时，需要判定第一脉冲周期1内是否出现短路现象(相当于步骤S110)。
具体而言，步骤S110可包括以下步骤：
步骤S1101，获取第一脉冲周期内的电压值和电压变化率；
步骤S1102，当电压值小于预设电压值、且电压变化率小于预设变化率时，判定第一脉冲周期内出现短路现象。
举例而言，预设电压值的取值范围可以为8V～12V，预设变化率可以小于或等于200V/ms，当然，也可以设定为其他值，此处不作特殊限定。
易于理解的是，步骤S110中的判定结果分为两种：
(1)第一脉冲周期1内是没有短路现象，也就是说，第一脉冲周期1内的焊接结果不会影响到第二脉冲周期2，此时，第二脉冲周期2内的脉冲参数不需要进行调整，直接输出第二个脉冲即可；
(2)第一脉冲周期1内出现短路现象，此时，需要判定短路现象是否持续到第二脉冲周期2(相当于步骤S120)。
具体而言，步骤S120可包括以下步骤：
步骤S1201，对短路现象进行计时，以获取短路现象的初始时刻和结束时刻。
需要注意的是，计时过程发生在整个焊接过程中，需要借助计时器对脉冲焊接的各个脉冲周期进行计时，从而使得脉冲焊接设备能够实时采集脉冲的时间信息，并以此为基础来控制各个脉冲周期的具体时长，具体控制过程在此不再详细描述。
步骤S1202，根据初始时刻和结束时刻，判定短路现象是否持续到第二脉冲周期，详细分析：
首先，根据初始时刻和结束时刻判定短路现象的持续区间；
其次，判定短路现象的持续区间与第二脉冲周期2的持续区间是否发生重叠。
易于理解的是，判定结果分为两种：
(1)短路现象的持续区间与第二脉冲周期2的持续区间没有发生重叠，也就是说，第一脉冲周期1内的短路现象不会影响到第二脉冲周期2，此时，第二脉冲周期2内的脉冲参数不需要进行调整，直接输出第二脉冲即可；
(2)短路现象的持续区间与第二脉冲周期2的持续区间发生重叠，也就是说，第一个脉冲周期1内的短路现象影响到与第二脉冲周期2，此时，需要调整第二脉冲周期2内的待调脉冲参数(相当于步骤S130)，以增大第二脉冲周期2内的焊冲能量，进而减少出现焊接飞溅和焊丝扎丝现象。
由热量(焊冲能量)公式Q＝I2Rt可知，在电阻值R确定的前提下，焊冲能量Q随电流I和时间t的增大而增大，因此，调大第二脉冲周期2内的脉冲峰值电流和脉冲峰值持续时间，即可增大第二脉冲周期2内的焊冲能量，此处不再详细描述。
另外，从第二脉冲周期2的峰值阶段过渡到基值阶段势必需要一定的时间(脉冲下降时间)，在脉冲峰值电流确定的前提下，脉冲下降时间越长，能够为第二脉冲周期2提供的补偿能量也越多，从而增大第二脉冲周期2内的焊冲能量。
综上所述，待调脉冲参数可包括待调脉冲峰值电流、待调脉冲峰值持续时间和待调脉冲下降时间的一种或多种，此处不作特殊限定。同时，待调脉冲峰值电流、待调脉冲峰值持续时间和待调脉冲下降时间可分别满足以下预设公式：
I2＝I1×(1+K1ΔT)
T2＝T1×(1+K2ΔT)
t2＝t1×(1+K3ΔT)
式中，I2为待调脉冲峰值电流，T2为待调脉冲峰值持续时间，t2为待调脉冲下降时间；
I1为第一脉冲周期1内的脉冲峰值电流，T1为第一脉冲周期1内的脉冲峰值持续时间，t1为第一脉冲周期1内的脉冲下降时间；
K1、K2和K3为常数系数，且取值范围均可为1～1.8。当然，K1、K2和K3的取值也可小于1或是大于1.8，能够保证第二脉冲周期2有足够的焊冲能量即可，此处不作特殊限定；
ΔT为初始时刻和结束时刻的时间差，也就是说，ΔT为短路现象的持续时间。需要注意的是，计算时只取时间差ΔT的具体数值，并不考虑时间差ΔT的单位，此处不再详细描述。
由此，如图5所示，相较于第一脉冲周期1内的I1、T1和t1，第二脉冲周期2内的I2、T2和t2均较大，从而保证第二脉冲周期2内有足够的焊冲能量，以增加焊丝在第二脉冲周期2内的燃烧量，使得焊丝与工件之间的接触较松，进而减少焊接飞溅和焊丝扎丝的现象。
另外，时间差ΔT越大，第一脉冲周期1中的短路现象越严重，焊丝与工件之间的接触也越紧，此时，焊丝在第二脉冲周期2内的焊冲能量也要越大，因此，可在K1、K2及K3的取值范围(1～1.8)内选取较大的数值，也就是说，K1、K2及K3的取值均可随ΔT的增大而增大。
本公开实施还提供一种脉冲焊接控制装置，该脉冲焊接控制装置可包括第一判定单元、第二判定单元和调整单元，其中：
第一判定单元，用于判定脉冲焊接的第一脉冲周期内是否出现短路现象；第二判定单元，用于在第一脉冲周期内出现短路现象时，判定短路现象是否持续到脉冲焊接的第二脉冲周期，第二脉冲周期和第一脉冲周期相邻；调整单元，用于在短路现象持续到第二脉冲周期时，调整第二脉冲周期内的待调脉冲参数，以增大第二脉冲周期内的焊冲能量，此处不再详细描述。
本公开实施还提供一种脉冲焊接设备，该脉冲焊接设备可包括脉冲焊接电源和上述脉冲焊接控制装置，其中：
脉冲焊接电源，用于将标准输入电流转变为焊接需要的低电压、大电流的脉冲电流，此处不再详细描述；脉冲焊接控制装置连接于脉冲焊接电源，用于在第一脉冲周期内出现短路现象、且短路现象持续到所述第二脉冲周期时，调整第二脉冲周期内的待调脉冲参数，以增大第二脉冲周期内的焊冲能量，此处不再详细描述。
应可理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。

Claims (10)

1.一种脉冲焊接控制方法，其特征在于，包括：
判定脉冲焊接的第一脉冲周期内是否出现短路现象；
当所述第一脉冲周期内出现所述短路现象时，判定所述短路现象是否持续到脉冲焊接的第二脉冲周期，所述第二脉冲周期和所述第一脉冲周期相邻；
当所述短路现象持续到所述第二脉冲周期时，调整所述第二脉冲周期内的待调脉冲参数，以增大所述第二脉冲周期内的焊冲能量。
2.根据权利要求1所述的脉冲焊接控制方法，其特征在于，判定所述短路现象是否持续到脉冲焊接的第二脉冲周期，包括：
对所述短路现象进行计时，以获取所述短路现象的初始时刻和结束时刻；
根据所述初始时刻和所述结束时刻，判定所述短路现象是否持续到所述第二脉冲周期。
3.根据权利要求2所述的脉冲焊接控制方法，其特征在于，根据所述初始时刻和所述结束时刻，判定所述短路现象是否持续到所述第二脉冲周期，包括：
根据所述初始时刻和所述结束时刻确定出所述短路现象的持续区间；
判定所述短路现象的持续区间与所述第二脉冲周期的持续区间是否发生重叠；
当所述短路现象的持续区间与所述第二脉冲周期的持续区间发生重叠时，判定所述短路现象持续到所述第二脉冲周期。
4.根据权利要求3所述的脉冲焊接控制方法，其特征在于，所述待调脉冲参数包括待调脉冲峰值电流、待调脉冲峰值持续时间和待调脉冲下降时间的一种或多种。
5.根据权利要求4述的脉冲焊接控制方法，其特征在于，所述待调脉冲峰值电流、所述待调脉冲峰值持续时间和所述待调脉冲下降时间分别满足以下预设公式：
I2＝I1×(1+K1ΔT)
T2＝T1×(1+K2ΔT)
t2＝t1×(1+K3ΔT)
式中，I2为所述待调脉冲峰值电流，T2为所述待调脉冲峰值持续时间，t2为所述待调脉冲下降时间；
I1为所述第一脉冲周期内的脉冲峰值电流，T1为所述第一脉冲周期内的脉冲峰值持续时间，t1为所述第一脉冲周期内的脉冲下降时间；
K1、K2和K3为常数系数，且取值范围均为1～1.8；
ΔT为所述初始时刻和所述结束时刻的时间差。
6.根据权利要求5所述的脉冲焊接控制方法，其特征在于，K1、K2及K3的取值均随ΔT的增大而增大。
7.根据权利要求1所述的脉冲焊接控制方法，其特征在于，判定脉冲焊接的第一脉冲周期内是否出现短路现象，包括：
获取所述第一脉冲周期内的电压值和电压变化率；
当所述电压值小于预设电压值、且所述电压变化率小于预设变化率时，判定所述第一脉冲周期内出现所述短路现象。
8.根据权利要求7所述的脉冲焊接控制方法，其特征在于，所述预设电压值的取值范围为8V～12V，所述预设变化率小于或等于200V/ms。
9.一种脉冲焊接控制装置，其特征在于，包括：
第一判定单元，用于判定脉冲焊接的第一脉冲周期内是否出现短路现象；
第二判定单元，用于在所述第一脉冲周期内出现所述短路现象时，判定所述短路现象是否持续到脉冲焊接的第二脉冲周期，所述第二脉冲周期和所述第一脉冲周期相邻；
调整单元，用于在所述短路现象持续到所述第二脉冲周期时，调整所述第二脉冲周期内的待调脉冲参数，以增大所述第二脉冲周期内的焊冲能量。
10.一种脉冲焊接设备，其特征在于，包括：
脉冲焊接电源；
权利要求9所述的脉冲焊接控制装置，连接于所述脉冲焊接电源，用于在所述第一脉冲周期内出现短路现象、且所述短路现象持续到所述第二脉冲周期时，调整所述第二脉冲周期内的待调脉冲参数，以增大所述第二脉冲周期内的焊冲能量。
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