CN111037061A - 焊接设备、引弧控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接设备、引弧控制装置及引弧控制方法。该引弧控制方法包括：控制所述送丝机构向焊接工件输送焊丝；在所述焊丝第一次进入短路状态后，控制所述焊接电源输出焊接电流，并采集短路时间；若所述短路时间大于标准短路时间，则在所述焊丝由所述短路状态第一次过渡到燃弧状态的瞬间，控制所述焊接电源的输出功率下降至第一预设值，并持续第一预设时间。本公开能够解决由于电弧弧长较长所导致的焊接质量降低的问题。

Description

焊接设备、引弧控制装置及方法
技术领域
本公开涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接设备、引弧控制装置及引弧控制方法。
背景技术
随着现代工业技术的发展和工业制造业水平的提升，人们对焊接质量的要求越来越高。由于熔化极气保焊具有良好的焊接质量，因而被广泛地应用于工业生产中。
熔化极气保焊的引弧过程如下：焊接开始后，焊丝开始送出，焊丝和焊接工件接触，在焊接电流的作用下，焊丝的电阻热加热焊丝，进而使焊丝尖端产生放电现象，形成电弧。然而，现有的引弧过程所产生的电弧的弧长较长，进而降低了焊接质量。
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焊接设备、引弧控制装置及引弧控制方法，能够解决由于电弧弧长较长所导致的焊接质量降低的问题。
根据本公开的一个方面，提供一种引弧控制方法，用于焊接设备，所述焊接设备包括送丝机构和焊接电源，所述引弧控制方法包括：
控制所述送丝机构向焊接工件输送焊丝；
在所述焊丝第一次进入短路状态后，控制所述焊接电源输出焊接电流，并采集短路时间；
若所述短路时间大于标准短路时间，则在所述焊丝由所述短路状态第一次过渡到燃弧状态的瞬间，控制所述焊接电源的输出功率下降至第一预设值，并持续第一预设时间。
在本公开的一种示例性实施例中，所述焊接设备还包括包含导电嘴的焊枪，所述送丝机构送出的焊丝穿过所述导电嘴，所述第一预设时间等于所述焊丝从所述导电嘴到达所述焊接工件所用的时间。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一预设值的确定方法为：
建立函数关系式，所述函数关系式中的因变量为所述第一预设值，所述函数关系式中的自变量包括短路时间；
根据所述函数关系式和所述短路时间确定所述第一预设值。
在本公开的一种示例性实施例中，所述函数关系式中的因变量还包括环境参数，所述环境参数根据焊丝特征确定，根据所述函数关系式和所述短路时间确定所述第一预设值包括：
根据所述函数关系式、所述短路时间以及所述环境参数确定所述第一预设值。
在本公开的一种示例性实施例中，所述焊丝特征包括焊丝直径和焊丝材质中的至少一个。
在本公开的一种示例性实施例中，所述环境参数根据焊丝特征确定包括：
所述环境参数根据焊丝特征以及焊接过程所用的保护气种类确定。
在本公开的一种示例性实施例中，在所述焊接电源的输出功率下降为第一预设值并持续第一预设时间后，所述引弧控制方法还包括：
控制所述输出功率由所述第一预设值升为第二预设值，并持续第二预设时间。
根据本公开的一个方面，提供一种引弧控制装置，用于焊接设备，所述焊接设备包括送丝机构和焊接电源，所述引弧控制装置包括：
短路燃弧检测单元，用于检测焊丝的状态，在所述焊丝进入短路状态时，所述短路燃弧检测单元发出第一信号，并在所述焊丝从短路状态过渡到燃弧状态的瞬间发出第二信号；
计时单元，用于采集所述焊丝的短路时间，并在所述短路时间大于标准短路时间时发出第三信号；
控制单元，用于响应用户的引弧指令并控制送丝机构向焊接工件输送焊丝，且能够响应第一信号并控制计时单元采集所述焊丝的短路时间，并能够在接收到第二信号和第三信号后控制所述焊接电源的输出功率下降至第一预设值，并持续第一预设时间。
在本公开的一种示例性实施例中，所述控制单元还用于在所述焊接电源的输出功率下降为第一预设值并持续第一预设时间后，控制所述输出功率由所述第一预设值升为第二预设值，并持续第二预设时间。
根据本公开的一个方面，提供一种焊接设备，包括上述任意一项所述的引弧控制装置。
本公开的焊接设备、引弧控制装置及引弧控制方法，若短路时间大于标准短路时间，通过在焊丝由短路状态第一次过渡到燃弧状态的瞬间，控制焊接电源的输出功率下降至第一预设值，并持续第一预设时间，从而减小了焊接电源输出的能量，以提高焊丝融化的难度，使电弧的弧长变短，解决了由于电弧弧长较长所导致的焊接质量降低的问题。
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
通过参照附图来详细描述其示例性实施例，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。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为本公开实施方式的引弧控制方法的流程图；
图2为本公开实施方式的引弧控制方法中输出功率的变化示意图；
图3为本公开实施方式的引弧控制装置的框图。
图中：1、计时单元；2、控制单元；3、短路燃弧检测单元。
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。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、材料、装置等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免模糊本公开的各方面。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
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。用语“一”和“该”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。
相关技术中，引弧开始阶段，在焊丝与焊接工件首次接触时，若两者的接触面积大，会导致回路的电阻较小，使产生的电阻热少，进而增加了短路时间，使焊丝位于焊枪导电嘴到焊接工件之间的部分会被加热软化，若不改变焊接电源输出的能量，会导致该部分焊丝比正常的焊丝更加容易融化，进而容易出现较长的弧长，会散失大量热量，从而使焊接工件难以获得热量，影响了焊接质量。
本公开实施方式提供一种引弧控制方法。该引弧控制方法可以用于焊接设备。该焊接设备可以包括送丝机构和焊接电源。如图1所示，该引弧控制方法可以包括步骤S100至步骤S120，其中：
步骤S100、控制送丝机构向焊接工件输送焊丝。
步骤S110、在焊丝第一次进入短路状态后，控制焊接电源输出焊接电流，并采集短路时间。
步骤S120、若短路时间大于标准短路时间，则在焊丝由短路状态第一次过渡到燃弧状态的瞬间，控制焊接电源的输出功率下降至第一预设值，并持续第一预设时间。
本公开实施方式的引弧控制方法，若短路时间大于标准短路时间，通过在焊丝由短路状态第一次过渡到燃弧状态的瞬间，控制焊接电源的输出功率下降至第一预设值，并持续第一预设时间，从而减小了焊接电源输出的能量，以提高焊丝融化的难度，使电弧的弧长变短，解决了由于电弧弧长较长所导致的焊接质量降低的问题。
下面对本公开实施方式的引弧控制方法的各步骤进行详细说明：
在步骤S100中，控制送丝机构向焊接工件输送焊丝。
该送丝机构包括电机。通过电机，该送丝机构能够输送焊丝。其中，该送丝机构在焊接工作人员发出开始焊接指令后开始输送焊丝。
在步骤S110中，在焊丝第一次进入短路状态后，控制焊接电源输出焊接电流，并采集短路时间。
在焊丝第一次与焊接工件接触时，焊丝便第一次进入了短路状态。在焊接电源输出的焊接电流作用下，焊丝会受热，并逐渐软化。该短路时间是焊丝在第一次进入短路状态后所持续的时间。该短路时间的起始时刻是焊丝第一次进入短路状态的时刻，该短路时间的截止时刻是焊丝从短路状态第一次过渡到燃弧状态的时刻。如图2所示，该短路时间为T1。
在步骤S120中，若短路时间大于标准短路时间，则在焊丝由短路状态第一次过渡到燃弧状态的瞬间，控制焊接电源的输出功率下降至第一预设值，并持续第一预设时间。
该标准短路时间与标准电弧的弧长对应，即在标准短路时间下，所产生的电弧弧长为标准弧长，从而使焊接质量符合焊接要求。其中，该标准短路时间可以根据实验确定。通过控制焊接电源的输出功率下降至第一预设值，并持续第一预设时间，从而减小了焊接电源输出的能量。该焊接设备还包括包含导电嘴的焊枪。该送丝机构送出的焊丝穿过导电嘴。该第一预设时间等于焊丝从导电嘴到达焊接工件所用的时间。其中，该第一预设时间可以根据送丝机构的送丝速度和导电嘴与焊接工件之间的距离确定。该导电嘴与焊接工件之间的距离可以为15-20mm。如图2所示，该第一预设时间等于(T2-T1)，该第一预设值为P1。
该第一预设值的确定方法为：建立函数关系式，函数关系式中的因变量为第一预设值，函数关系式中的自变量包括短路时间；根据函数关系式和短路时间确定第一预设值。其中，该短路时间越大，该第一预设值越小。此外，该函数关系式中的因变量还可以包括环境参数。该环境参数可以根据焊丝特征确定。进一步地，该环境参数可以根据焊丝特征以及焊接过程所用的保护气种类确定。该焊丝特征包括焊丝直径和焊丝材质中的至少一个，但本公开实施方式对此不做特殊限定。该保护气可以是惰性气体。根据函数关系式和短路时间确定第一预设值可以包括：根据函数关系式、短路时间以及环境参数确定第一预设值。其中，焊丝直径越大，第一预设值越大。焊丝的材质不同，其熔点会不同。若焊丝的熔点越小，则第一预设值越小。保护气的种类不同，其导热性能会不同。若保护气的导热性能越好，则第一预设值越小。
在焊接电源的输出功率下降为第一预设值并持续第一预设时间后，本公开的引弧控制方法还可以包括：控制输出功率由第一预设值升为第二预设值，并持续第二预设时间。其中，在输出功率由第一预设值升为第二预设值，并持续第二预设时间后，熔池摊开，波动小，其处于稳定状态。如图2所示，该第二预设时间等于(T3-T2)，该第二预设值为P2。进一步地，从T3时刻开始，焊接件进入正常焊接阶段，输出功率可以降为P3，该P3小于P1。该第二预设值和第二预设时间通过神经网络模型进行预测。该神经网络模型可以为卷积神经网络，但本公开实施方式不限于此。当然，该第二预设值和第二预设时间还可以通过大量的实验获得。其中，在输出功率的值为第二预设值，并持续第二预设时间下，电弧弧长的长度处于标准数值范围内。
本公开实施方式还提供一种引弧控制装置。该引弧控制装置用于焊接设备。该焊接设备包括送丝机构和焊接电源。如图3所示，该引弧控制装置可以包括短路燃弧检测单元3、计时单元1以及控制单元2，其中：
短路燃弧检测单元3用于检测焊丝的状态，在焊丝进入短路状态时，短路燃弧检测单元3发出第一信号，并在焊丝从短路状态过渡到燃弧状态的瞬间发出第二信号。计时单元1用于采集焊丝的短路时间，并在短路时间大于标准短路时间时发出第三信号。控制单元2用于响应用户的引弧指令并控制送丝机构向焊接工件输送焊丝，且能够响应第一信号并控制计时单元1采集焊丝的短路时间，并能够在接收到第二信号和第三信号后控制焊接电源的输出功率下降至第一预设值，并持续第一预设时间。
本公开实施方式的引弧控制装置能够实施上述任一实施方式所述的引弧控制方法，因此，其具有相同的有益效果，在此不再赘述。
此外，该控制单元2还用于在焊接电源的输出功率下降为第一预设值并持续第一预设时间后，控制输出功率由第一预设值升为第二预设值，并持续第二预设时间。
本公开实施方式还提供一种焊接设备。该焊接设备可以包括上述实施方式所述的引弧控制装置。当然，该焊接设备还可以包括送丝机构和焊接电源。该引弧控制装置中的控制单元均与送丝机构和焊接电源连接。由于本公开实施方式的焊接设备所包括的引弧控制装置同上述引弧控制装置的实施方式中的引弧控制装置相同，因此，其具有相同的有益效果，在此不再赘述。
此外，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。
本领域技术人员在考虑说明书及实践后，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 (10)

1.一种引弧控制方法，用于焊接设备，所述焊接设备包括送丝机构和焊接电源，其特征在于，所述引弧控制方法包括：
控制所述送丝机构向焊接工件输送焊丝；
在所述焊丝第一次进入短路状态后，控制所述焊接电源输出焊接电流，并采集短路时间；
若所述短路时间大于标准短路时间，则在所述焊丝由所述短路状态第一次过渡到燃弧状态的瞬间，控制所述焊接电源的输出功率下降至第一预设值，并持续第一预设时间。
2.根据权利要求1所述的引弧控制方法，其特征在于，所述焊接设备还包括包含导电嘴的焊枪，所述送丝机构送出的焊丝穿过所述导电嘴，所述第一预设时间等于所述焊丝从所述导电嘴到达所述焊接工件所用的时间。
3.根据权利要求1所述的引弧控制方法，其特征在于，所述第一预设值的确定方法为：
建立函数关系式，所述函数关系式中的因变量为所述第一预设值，所述函数关系式中的自变量包括短路时间；
根据所述函数关系式和所述短路时间确定所述第一预设值。
4.根据权利要求3所述的引弧控制方法，其特征在于，所述函数关系式中的因变量还包括环境参数，所述环境参数根据焊丝特征确定，根据所述函数关系式和所述短路时间确定所述第一预设值包括：
根据所述函数关系式、所述短路时间以及所述环境参数确定所述第一预设值。
5.根据权利要求4所述的引弧控制方法，其特征在于，所述焊丝特征包括焊丝直径和焊丝材质中的至少一个。
6.根据权利要求4所述的引弧控制方法，其特征在于，所述环境参数根据所述焊丝特征以及焊接过程所用的保护气种类确定。
7.根据权利要求1所述的引弧控制方法，其特征在于，在所述焊接电源的输出功率下降为第一预设值并持续第一预设时间后，所述引弧控制方法还包括：
控制所述输出功率由所述第一预设值升为第二预设值，并持续第二预设时间。
8.一种引弧控制装置，用于焊接设备，所述焊接设备包括送丝机构和焊接电源，其特征在于，所述引弧控制装置包括：
短路燃弧检测单元，用于检测焊丝的状态，在所述焊丝进入短路状态时，所述短路燃弧检测单元发出第一信号，并在所述焊丝从短路状态过渡到燃弧状态的瞬间发出第二信号；
计时单元，用于采集所述焊丝的短路时间，并在所述短路时间大于标准短路时间时发出第三信号；
控制单元，用于响应用户的引弧指令并控制送丝机构向焊接工件输送焊丝，且能够响应所述第一信号并控制所述计时单元采集所述焊丝的短路时间，并能够在接收到所述第二信号和所述第三信号后控制所述焊接电源的输出功率下降至第一预设值，并持续第一预设时间。
9.根据权利要求8所述的引弧控制装置，其特征在于，所述控制单元还用于在所述焊接电源的输出功率下降为第一预设值并持续第一预设时间后，控制所述输出功率由所述第一预设值升为第二预设值，并持续第二预设时间。
10.一种焊接设备，其特征在于，包括权利要求8-9任一项所述的引弧控制装置。
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