CN113319401A - 一种钨极氩弧焊工艺控制方法、系统、计算机设备及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钨极氩弧焊工艺技术领域，公开了一种钨极氩弧焊工艺控制方法、系统、计算机设备及应用，由控制器统一管理焊接电源、热丝电源、送丝电机驱动器、摆动电机驱动器、行走电机驱动器、弧压跟踪电机驱动器模块，控制器与下属被控制对象均通过现场总线来实现信号和数据交互。本发明对焊接模式提出了新的技术方案，包括直流焊接模式、低速脉冲模式、高速脉冲模式、同步脉冲模式和双脉冲模式，对焊接模式的创新体现在控制逻辑和工艺控制。本发明的过程控制逻辑全部由控制器生成，便于工艺调整；焊接参数设定均在人机界面操作，便于调整和管理；焊接控制是有机的整体，不再散乱，焊缝成型美观，过程质量受控。
Description
技术领域
本发明属于钨极氩弧焊工艺技术领域，尤其涉及一种钨极氩弧焊工艺控制方法、系统、计算机设备及应用。
背景技术
目前：钨极氩弧焊应用非常广，对于自动或半自动成套性钨极氩弧焊包含焊接电参数、辅助填丝参数、焊接执行机构控制参数等设定和控制，国内外大多数的集成方案均依赖现有设备厂家的固定参数设定模式，比如：焊接电流脉冲方式采用焊接电源自身的脉冲输出方式，送丝采用直流或脉动送丝，摆动机构是一套独立的摆动机构；在焊接过程中控制器启动焊机输出脉冲电流，送丝机按照设定参数脉冲送丝，摆动机构按照摆动参数摆动，从表面看这几种设备或模块通过控制器集成在一起按各自的分工开展工作，最终完成一条焊缝的焊接，但是从技术细节分析三种设备各自工作在独立的状态，从系统整体性讲是不和谐的状态，举例说明：对焊接电源脉冲参数的设定包含峰值电流、基值电流、峰值时间、基值时间，这些参数是下发到焊接电源中，当启动焊接电源输出后，焊接电源依据这些参数按照焊接电源中的控制逻辑输出脉冲峰基值电流，控制器不清楚焊接电流峰基值切换的时间；对摆动机构参数的设定包含摆动幅度、摆动时间、停留时间，这些参数下发到摆动控制模块中，当启动摆动后，摆动机构依据这些参数按照摆动控制逻辑实施摆动。在设定参数脉冲基值时间等于摆动时间，脉冲峰值时间等于摆动停留时间，摆动与电流结合的情况是可能在摆动过程中是峰值电流，停顿过程中是基值电流，也可能是在摆动过程中既有峰值电流也有基值电流，在停顿过程中既有基值也有峰值电流，此种情况是不受控的，因为焊接电源的脉冲控制逻辑是不受控制器控制，摆动控制模块、送丝模块、行走模块、热丝电流模块亦是如此。
通过上述举例分析得出设备或模块之间的管理关系并不是非常紧密的有机结合，而是散乱的，此种方式为焊接工作过程带来很大的局限性，焊缝成型外观差且不受控，工艺参数整体性不协调，特别是在有摆动情况下焊丝的熔化和焊接电流的能量脉冲不匹配，摆动过程与脉冲焊接电流无法同步节拍，摆动与行走也无法实现节拍同步，不仅给工艺调试造成很大的困扰，同时对工艺过程控制带来很大的随机和不确定性。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有焊机、送丝机、摆动机构之间的管理关系并不是非常紧密的有机结合，而是散乱的，为焊接工作过程带来很大的局限性。
(2)现有焊缝成型美观质量差且不受控，工艺参数整体性不协调，特别是在有摆动情况下焊丝的熔化和焊接电流的能量脉冲不匹配，不仅给工艺调试造成很大的困扰，同时对工艺过程控制带来很大的随机和不确定性。
解决以上问题及缺陷的难度为：通过控制器完整有机协调行走机构、送丝机构、摆动机构、弧压跟踪机构、焊接电源、热丝电源等有序工作，同时能够对焊接工艺和焊缝外观质量控制做到精确可控，工艺人员调整任何一项参数最终达到的焊接质量都是在受控范围内；通过人机界面所改变的参数控制器均能有效地传递到执行机构，执行机构接受到指令后均能有效地被执行。让焊接电源、摆动机构、热丝电源、行走机构、弧压跟踪机构基本上不具备自主“思想”，只是执行任务，任务分配协调由控制器下达，任务内容由控制器统一规划并制定。
焊接电源的峰基值切换、摆动运动与摆动停顿切换、行走速度高低速切换、送丝速度峰基值切换等由控制器统一协调管理，并分别下发到各受控对象中，各手控对象只负责实施。
解决以上问题及缺陷的意义为：控制器统一协调控制管理工作，工艺人员通过对任意工艺参数的改变所得到的焊缝质量都是有规律可循的，通过改变不同的工艺参数获取不同的焊接质量。同一组工艺参数所的到的焊接质量一致性非常高，不存在焊接质量控制因设备问题而存在随意性问题。控制器中高度集成焊接模式，规避不同品牌技术的焊接电源、摆动机构、弧压跟踪机构等设备工艺技术的差异化问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种钨极氩弧焊工艺控制方法、系统、计算机设备及应用。
本发明是这样实现的，一种钨极氩弧焊工艺控制方法，所述钨极氩弧焊工艺控制方法包括以下步骤：
对焊接电源、热丝电源、送丝机构、摆动机构、行走机构、弧压跟踪机构的启停控制；
对焊接电源和热丝电源的电流设定、对送丝速度的设定、对摆动速度、摆动幅度、摆动停顿时间的设定、对行走速度的设定、对焊接电压的设定、对脉冲参数的设定；
焊接电流峰值到基值、基值到峰值切换，热丝电流有无切换，送丝速度峰值到基值、基值到峰值切换，摆动位置切换，行走速度峰值到基值、基值到峰值切换；
信号指令由控制器同时发出，通过同脉冲步控制技术使得行走、送丝、电流、摆动按照控制逻辑有序地实施焊接工作，有脉冲时控制器向被控制对象分别同时发送峰值信号或基值信号保证焊接过程响应同步，焊缝成型可控、外观得到规则的鱼鳞纹状。
进一步，所述钨极氩弧焊工艺控制方法包括：直流焊接模式、低速脉冲模式、高速脉冲模式、同步脉冲模式和双脉冲模式5种脉冲模式；
5种脉冲模式都包括行走模式、摆动模式、送丝模式、热丝电流模式四个模块；其中，行走模式有两种：等速行走和脉动行走；摆动模式有两种：无摆动和有摆动；送丝模式有：无送丝、等速送丝、脉动送丝3种；热丝电流模式包括有电流和无电流两种。
进一步，所述直流焊接模式的热丝电流模块在8种情况下有电流：等速行走模式下的无摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式。
进一步，所述低速脉冲模式热丝电流模块在8种情况下有电流：等速行走模式下的无摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式。
进一步，所述高速脉冲模式热丝电流模块在8种情况下有电流：等速行走模式下的无摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式。
进一步，所述同步脉冲模式热丝电流模块仅在4种情况下有电流通过：等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式。
进一步，所述双脉冲模式的热丝电流模块也在8种情况下有电流通过，等速行走模式下的无摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式。焊接电流双脉冲是在低频率主脉冲基础上叠加高速脉冲。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
对焊接电源、热丝电源、送丝机构、摆动机构、行走机构、弧压跟踪机构的启停控制；
对焊接电源和热丝电源的电流设定、对送丝速度的设定、对摆动速度、摆动幅度、摆动停顿时间的设定、对行走速度的设定、对焊接电压的设定；
焊接电流峰值到基值、基值到峰值切换，热丝电流有无切换，送丝速度峰值到基值、基值到峰值切换，摆动位置切换，行走速度峰值到基值、基值到峰值切换；
信号指令由控制器同时发出，通过同步控制技术使得行走、送丝、焊接电流、摆动按照控制逻辑有序地实施焊接工作，有脉冲时控制器向被控制对象同时发送峰值信号、基值信号保证焊接过程响应同步，焊缝成型可控、外观得到规则的鱼鳞纹状。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述钨极氩弧焊工艺控制方法的钨极氩弧焊工艺控制系统，所述钨极氩弧焊工艺控制系统包括：
启停控制模块，用于实现对焊接电源、热丝电源、送丝机构、摆动机构、行走机构、弧压跟踪估机构的启停控制；
设定控制模块，用于实现对焊接电源和热丝电源的电流设定、对送丝速度的设定、对摆动时间、摆动幅度、摆动停顿时间的设定、对行走速度的设定、对焊接电压的设定，对脉冲参数的设定；
切换控制模块，用于实现焊接电流峰值到基值、基值到峰值切换，热丝有无切换，送丝速度峰值到基值、基值到峰值切换，摆动位置切换，行走速度峰值到基值、基值到峰值切换；
关联同步控制模块，用于实现信号指令由控制器同时发出，通过同步控制技术使得行走、送丝、焊接电流、摆动按照控制逻辑有序地实施焊接工作，有脉冲时控制器向被控制对象分别同时发送峰值信号或基值信号保证焊接过程响应同步，焊缝成型可控、外观得到规则的鱼鳞纹状。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述钨极氩弧焊工艺控制方法的钨极氩弧焊控制终端，所述钨极氩弧焊控制终端设置有：
控制器，作为系统的控制核心部件，接受来自人机界面的参数，依据功能切换和控制逻辑控制下属的驱动机构和电源模块；
人机界面通过总线连接控制器，用于展示系统的参数信息，通过人机界面设定的参数值传递给控制器；
控制器通过现场总线，完成对焊接电源、热丝电源、送丝电机驱动器、摆动电机驱动器、弧压跟踪电机驱动器、行走电机驱动器的控制；
焊接电源连接焊枪，实现焊接功能，控制器通过现场总线将控制数据发送给焊接电源，焊接电源依据控制器的控制关系逻辑通过焊枪输出相应的焊接电流；
热丝电源连接热丝导电装置，控制器通过现场总线将控制数据发送给热丝电源，热丝电源依据控制器的控制关系逻辑通过热丝导电装置输出相应的热丝电流；
送丝电机驱动器通过电缆连接送丝电机，送丝电机通过机械部件连接送丝机构，控制器通过现场总线将控制数据发送给送丝电机驱动器，送丝电机依据控制器的控制逻辑关系转动，再通过送丝机构控制焊丝送给；
摆动电机驱动器通过电缆连接摆动电机，摆动电机通过机械部件连接摆动机构，焊枪安装在摆动机构上；控制器通过现场总线将控制数据发送给摆动电机驱动器，摆动电机依据摆动电机驱动器的控制要求实现转动，再通过摆动机构实现焊枪的摆动运动；
弧压跟踪电机驱动器通过电缆连接弧压跟踪电机，连接弧压跟踪电机通过机械部件连接弧压跟踪机构，控制器通过总线从焊接电源获取实际焊接电压数据，通过与设定电压数据比对判定实际焊接电压与设定值偏差，控制器发出调整指令，弧压跟踪电机驱动器接受到调整指令后驱动电机带动机构做焊枪高度调整；
行走电机驱动器通过电缆与行走电机连接，行走电机通过机械部件连接行走机构，控制器通过现场总线将控制数据发送给行走电机驱动器，行走电机依据驱动器的控制要求实现转动，再通过行走机构实现行走。
同步脉冲模式焊时：当控制器向摆动机构发送停顿指令时，同时向焊接电源发送峰值电流，向行走机构发送基值速度，向送丝机构发送峰值速度；当控制器向摆动机构发送摆动指令时，同时向焊接电源发送基值电流，向行走机构发送峰值速度，向送丝机构发送基值速度。
双脉冲模式焊时：在低频率主脉冲叠加高速脉冲，高速脉冲提升电弧挺度，增加电弧穿透力，低频主脉冲用于形成鱼鳞纹焊封形状，同时有效降低平均热输入，减少合金元素烧损。
脉冲同步控制：本发明所涉及的5种焊接模式均有脉冲同步控制内容，电流脉冲峰基值、行走速度峰基值、摆动节拍、送丝速度峰基值在被任意组合选择时实施同步控制。
其他焊接模式与上述模式控制内容相当，不再累述。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明的过程控制逻辑全部由控制器生成，通过现场总线发送到各受控设备或装置；各受控设备参数值大小、峰基值切换时间受控制器控制，便于工艺调整；各设备工作状态信息通过总线回传给控制器，控制器依据状态做出相应的判定；焊接参数设定均在人机界面上设定操作，便于调整和管理；焊接能量和机械动作控制是有机的一个整体，比如：摆动到最大幅度时采用峰值电流，从一侧摆幅最大位置到另一侧摆幅最大位置的过程中采用基值电流，峰值电流匹配峰值行走速度，基值电流匹配基值行走速度等协调逻辑受控制器控制，不再是各设备独立工作在自身的逻辑过程中的散乱的不受控状态，焊缝成型美观，过程质量受控。
本发明提高了钨极氩弧焊工艺设备的系统完整性，使设备系统之间达到紧密结合，减少了焊接工作的局限性，提高了焊接成型质量。
本发明采用了脉冲同步控制技术，对焊接电源、行走机构、摆动机构、送丝机构实施脉冲同步控制，峰基切换同步进行，保证了焊接过程种参数全面可控，最终得到的焊缝成型一致性高，不再存在脉冲参数随意不同步的现象，提高了焊接工艺过程的受控程度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的钨极氩弧焊工艺控制方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的钨极氩弧焊工艺控制系统的结构示意图；
图2中：1、启停控制模块；2、设定控制模块；3、切换控制模块；4、关联同步控制模块。
图3是本发明实施例提供的钨极氩弧焊工艺控制方法的实现流程图。
图4是本发明实施例提供的双脉冲电流波形示意图。
图4中：Tp、主脉冲峰值时间；Tb、主脉冲基值时间；Tpp、主脉冲峰值时叠加脉冲峰值电流；Tpb、主脉冲峰值时叠加脉冲基值电流；Tbp、主脉冲基值时叠加脉冲峰值电流；Tbb、主脉冲基值时叠加脉冲基值电流；F、叠加脉冲频率；D、叠加脉冲的占空比。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种钨极氩弧焊工艺控制方法、系统、计算机设备及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明提供的钨极氩弧焊工艺控制方法包括以下步骤：
S101：对焊接电源、热丝电源、送丝机构、摆动机构、行走机构、弧压跟踪机构的启停控制；
S102：对焊接电源和热丝电源的电流设定、对送丝速度的设定、对摆动速度、摆动幅度、摆动停顿时间的设定、对行走速度的设定、对焊接电压的设定；
S103：焊接电流峰值到基值、基值到峰值切换，热丝电流峰值到基值、基值到峰值切换，送丝速度峰值到基值、基值到峰值切换，摆动位置切换，行走峰值到基值、基值到峰值切换；
S104：信号指令由控制器同时发出，通过同步脉冲方式控制技术使得行走、送丝、电流、摆动按照控制逻辑有序地实施焊接工作，焊接过程响应同步，焊缝成型可控、外观得到规则的鱼鳞纹状。
本发明提供的钨极氩弧焊工艺控制方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的钨极氩弧焊工艺控制方法仅仅是一个具体实施例而已。
如图2所示，本发明提供的钨极氩弧焊工艺控制系统包括：
启停控制模块1，用于实现对焊接电源、热丝电源、送丝机构、摆动机构、行走机构、弧压跟踪机构的启停控制；
设定控制模块2，用于实现对焊接电源和热丝电源的电流设定、对送丝速度的设定、对摆动速度、摆动幅度、摆动停顿时间的设定、对行走速度的设定、对焊接电压的设定；
切换控制模块3，用于实现焊接电流峰值到基值、基值到峰值切换，热丝电流峰值到基值、基值到峰值切换，送丝速度峰值到基值、基值到峰值切换，摆动位置切换，行走峰值到基值、基值到峰值切换；
关联同步控制模块4，用于实现信号指令由控制器同时发出，通过同步控制技术使得行走、送丝、电流、摆动按照控制逻辑有序地实施焊接工作，焊接过程响应同步，焊缝成型可控、外观得到规则的鱼鳞纹状。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。
如图3所示，本发明提供了钨极氩弧焊工艺过程控制拓扑结构图，包括5大部分：人机界面连接控制器，实现相关信息的接受和展示；控制器通过现场总线，完成对焊接电源、热丝电源、送丝电机驱动器、摆动电机驱动器、弧压跟踪电机驱动器、行走电机驱动器的控制；焊接电源连接焊枪，实现焊接功能；热丝电源连接热丝导电装置，完成对其的电流供应；送丝电机驱动器连接送丝电机及机构，最后到达送丝机构；摆动电机驱动器连接摆动电机及机构，最终完成对摆动机构的相关操作；弧压跟踪电机驱动器连接弧压跟踪电机及机构，最终将控制器的控制信号传达给弧压跟踪机构；行走电机驱动器连接行走电机及机构，完成对行走机构的信号传输。
如图3所示，本发明所提供的钨极氩弧焊工艺过程控制方法中，控制器起着十分重要的作用，控制器负责发出多种控制指令，来协调各个模块间的工作，具体如下：
(1)启停控制：包括对焊接电源、热丝电源、送丝机构、摆动机构、行走机构的启停控制；
(2)设定控制：包括对焊接电源和热丝电源的电流设定、对送丝速度的设定、对摆动速度、摆动幅度、摆动停顿时间的设定、对行走速度的设定；
(3)切换控制：包括焊接电流峰值到基值、基值到峰值切换，热丝电流峰值到基值、基值到峰值切换，送丝速度峰值到基值、基值到峰值切换，摆动位置切换，行走峰值到基值、基值到峰值切换；
(4)关联同步控制：信号指令由控制器同时发出，通过同步脉冲方式控制技术使得行走、送丝、电流、摆动按照控制逻辑有序地实施焊接工作，焊接过程响应同步，焊缝成型可控、外观得到规则的鱼鳞纹状。
本发明还提供了一种钨极氩弧焊工艺过程控制系统，提出了5种新的技术方案，包括：直流焊接模式、低速脉冲模式、高速脉冲模式、同步脉冲模式、和双脉冲模式；以上5种脉冲模式均包括行走模式、摆动模式、送丝模式、热丝电流模式四个模块；其中，行走模式有两种：等速行走和脉动行走；摆动模式有两种：无摆动和有摆动(同步脉冲仅含有摆动一种摆动模式)；送丝模式有：无送丝、等速送丝、脉动送丝3种；热丝电流模式包括有电流和无电流两种。
直流焊接模式的技术方案，其热丝电流模块在8种情况下有电流，即：等速行走模式下的无摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式；详见表1：
表1直流焊接模式的控制逻辑
此种焊接模式适合于大多数应用场合，适用母材可以是碳钢、不锈钢等材料，焊接环节应用于焊缝的打底、填充、盖面等焊接环节，可焊接位置适用平焊、横焊、立焊、仰焊等全位置焊接；脉动行走可以通过行走方式实现规则的鱼鳞纹焊缝；摆动控制可以增加焊缝的宽度；填丝主要应用在填充层和盖面层，热丝电流主要提高焊接过程中的焊丝填充速度，从而提高焊接效率。
低速脉冲模式技术方案，也是在等速送丝模式和脉动送丝模式下，热丝电流模块才有电流通过；详见表2：
表2低速脉冲模式的控制逻辑
此种焊接模式适用母材可以是碳钢、不锈钢等材料，焊接环节应用于焊缝的打底、填充、盖面等焊接环节，可焊接位置适用平焊、横焊、立焊、仰焊等全位置焊接；脉动行走可以通过行走方式实现规则的鱼鳞纹焊缝；摆动控制可以增加焊缝的宽度；填丝主要应用在填充层和盖面层，热丝电流主要提高焊接过程中的焊丝填充速度，从而提高焊接效率，此种焊接模式适合于大多数应用场合，脉冲频率一般在50Hz以下。
高速脉冲模式的技术方案，其热丝电流模块在8种情况下有电流，即：等速行走模式下的无摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式；详见表3：
表3高速脉冲模式的控制逻辑
此种焊接模式更适合于对电弧挺度要求更高的场合，特别是打底焊单面焊双面成型等应用场合，高速脉冲主要目的是提高电弧挺度，从而增加焊缝的熔深，脉冲频率在50-15000Hz范围内；适用母材可以是碳钢、不锈钢等材料，焊接环节应用于焊缝的打底、填充、盖面等焊接环节，焊接位置适用平焊、横焊、立焊、仰焊等全位置焊接；脉动行走可以通过行走方式实现规则的鱼鳞纹焊缝，摆动控制可以增加焊缝的宽度，填丝主要应用在填充层和盖面层，热丝电流主要提高焊接过程中的焊丝填充速度，从而提高焊接效率。
同步脉冲模式技术方案，其热丝电流模块仅在8种情况下有电流通过，即：等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式；详见表4：
表4同步脉冲模式的控制逻辑
此种焊接模式将摆动与脉冲电流同步，摆幅最大位置采用峰值电流，摆动移动过程采用基值电流，保证焊缝与母材接触位置熔合更好，脉冲频率一般在1-2Hz左右，适用母材可以是碳钢、不锈钢等材料，焊接环节应用于焊缝的打底、填充、盖面等焊接环节，可焊接位置适用平焊、横焊、立焊、仰焊等全位置焊接；脉动行走可以通过行走方式实现规则的鱼鳞纹焊缝，摆动控制可以增加焊缝的宽度，填丝主要应用在填充层和盖面层，热丝电流主要提高焊接过程中的焊丝填充速度，从而提高焊接效率。
双脉冲模式技术方案，其热丝电流模块也在8种情况下有电流通过，和权利要求2的情况相同，详见表5：
表5双脉冲模式控制逻辑
此种焊接模式适合于大多数应用场合，适用母材可以是碳钢、不锈钢等材料，焊接环节应用于焊缝的打底、填充、盖面等焊接环节，可焊接位置适用平焊、横焊、立焊、仰焊等全位置焊接；脉动行走可以通过行走方式实现规则的鱼鳞纹焊缝，摆动控制可以增加焊缝的宽度，填丝主要应用在填充层和盖面层。
热丝电流主要提高焊接过程中的焊丝填充速度，从而提高焊接效率；摆动与脉冲电流同步，摆幅最大位置采用峰值电流，摆动移动过程采用基值电流，保证焊缝与母材接触位置熔合更好，主脉冲频率一般在1-2Hz左右。
主脉冲上叠加高速脉冲，主要利用高速脉冲电弧的高挺度，提升电弧的穿透力，更利于打底焊，在窄间隙位置焊接时不易烧损侧壁从而形成咬边缺陷，双脉冲的采用降低合金元素烧损，降低平均热输入量。
实施例：控制器采用倍福品牌基于计算机控制器CX5140，带EtherCAT总线接口，摆动电机驱动器、AVC电机驱动器、行走电机驱动器、送丝电机驱动器采用Maxon电机驱动器EPOS4_50/5，具有EtherCAT总线接口，电机采用RE35直流带编码器电机，焊接电源采用EWM品牌氩弧焊机Tetrix552，具有devicenet总线接口，热丝电源采用EWM品牌热丝电源Tetrix180,具有模拟量接口；控制器通过EtherCAT总线与电机驱动器连接，通过EtherCAT总线转debicenet总线与焊接电源连接，通过EtherCAT总线转模拟量与热丝电源连接。显示器与控制器通过HDMI接口连接。连接关系参见图4。
工艺实验数据表：
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钨极氩弧焊工艺控制方法，其特征在于，所述钨极氩弧焊工艺控制方法包括以下步骤：
对焊接电源、热丝电源、送丝机构、摆动机构、行走机构、弧压跟踪机构的启停控制；
对焊接电源和热丝电源的电流设定、对送丝速度的设定、对摆动速度、摆动幅度、摆动停顿时间的设定、对行走速度、焊接电压的设定、对脉冲参数的设定；
焊接电流峰值到基值、基值到峰值切换，热丝有无切换切换，送丝速度峰值到基值、基值到峰值切换，摆动位置切换，行走峰值到基值、基值到峰值切换；
信号指令由控制器同时发出，通过脉冲同步方式控制技术使得行走、送丝、电流、摆动按照控制逻辑有序地实施焊接工作，有脉冲时控制器向被控制对象分别同时发送峰值信号或基值信号保证焊接过程响应同步，焊缝成型可控、外观得到规则的鱼鳞纹状。
2.如权利要求1所述的钨极氩弧焊工艺控制方法，其特征在于，所述钨极氩弧焊工艺控制方法包括：直流焊接模式、低速脉冲模式、高速脉冲模式、同步脉冲模式和双脉冲模式5种焊接模式；
5种焊接模式均还包含行走模式、摆动模式、送丝模式、热丝电流模式四个模块；其中，行走模式有两种：等速行走和脉动行走；摆动模式有两种：无摆动和有摆动；送丝模式有：无送丝、等速送丝、脉动送丝3种；热丝电流模式包括有电流和无电流两种。
3.如权利要求2所述的钨极氩弧焊工艺控制方法，其特征在于，所述直流焊接模式的热丝电流模块在8种情况下有电流：等速行走模式下的无摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式。
4.如权利要求2所述的钨极氩弧焊工艺控制方法，其特征在于，所述低速脉冲模式热丝电流模块在8种情况下有电流：等速行走模式下的无摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式。
5.如权利要求2所述的钨极氩弧焊工艺控制方法，其特征在于，所述高速脉冲模式热丝电流模块在8种情况下有电流：等速行走模式下的无摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式。
6.如权利要求2所述的钨极氩弧焊工艺控制方法，其特征在于，所述同步脉冲模式热丝电流模块仅在4种情况下有电流通过：等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式。
7.如权利要求2所述的钨极氩弧焊工艺控制方法，其特征在于，所述双脉冲模式的热丝电流模块也在8种情况下有电流通过，等速行走模式下的无摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、等速行走模式下的有摆动的等速送丝模式、等速行走模式下的有摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的无摆动的脉动送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的等速送丝模式、脉动行走模式下的有摆动的脉动送丝模式。焊接电流双脉冲是在低频率主脉冲基础上叠加高速脉冲。
8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
对焊接电源、热丝电源、送丝机构、摆动机构、行走机构、弧压跟踪机构的启停控制；
对焊接电流、热丝电流、送丝速度、摆动速度、摆动幅度、摆动停顿时间、行走速度、焊接电压的设定、对脉冲参数的设定；
焊接电流峰值到基值、基值到峰值切换，热丝电流峰值到基值、基值到峰值切换，送丝速度峰值到基值、基值到峰值切换，摆动位置切换，行走峰值到基值、基值到峰值切换；
信号指令由控制器同时发出，通过脉冲同步控制技术使得行走、送丝、电流、摆动按照控制逻辑有序地实施焊接工作，有脉冲时控制器向被控制对象分别同时发送峰值信号或基值信号保证焊接过程响应同步，焊缝成型可控、外观得到规则的鱼鳞纹状。
9.一种实施权利要求1～7任意一项所述钨极氩弧焊工艺控制方法的钨极氩弧焊工艺控制系统，其特征在于，所述钨极氩弧焊工艺控制系统包括：
启停控制模块，用于实现对焊接电源、热丝电源、送丝机构、摆动机构、行走机构、弧压跟踪机构的启停控制；
设定控制模块，用于实现对焊接电源和热丝电源的电流设定、对送丝速度的设定、对摆动速度、摆动幅度、摆动停顿时间的设定、对行走速度的设定、对焊接电压的设定、对脉冲参数的设定；
切换控制模块，用于实现焊接电流峰值到基值、基值到峰值切换，热丝有无切换，送丝速度峰值到基值、基值到峰值切换，摆动位置切换，行走速度峰值到基值、基值到峰值切换；
关联同步控制模块，用于实现信号指令由控制器同时发出，通过同步控制技术使得行走、送丝、电流、摆动、弧压跟踪按照控制逻辑有序地实施焊接工作，有脉冲时控制器向被控制对象分别同时发送峰值信号或基值信号保证焊接过程响应同步，焊缝成型可控、外观得到规则的鱼鳞纹状。
10.一种实施权利要求1～7任意一项所述钨极氩弧焊工艺控制方法的钨极氩弧焊控制终端，其特征在于，所述钨极氩弧焊控制终端设置有：
控制器；
人机界面连接控制器，实现相关信息的接受和展示；
控制器通过现场总线，完成对焊接电源、热丝电源、送丝电机驱动器、摆动电机驱动器、弧压跟踪电机驱动器、行走电机驱动器的控制；
焊接电源连接焊枪，实现焊接功能；
热丝电源连接热丝导电装置，完成对焊丝加热用的电流供应；
送丝电机驱动器连接送丝电机及机构，到达送丝机构；
摆动电机驱动器连接摆动电机及机构，完成对摆动机构的驱动操作；
弧压跟踪电机驱动器连接弧压跟踪电机及机构，完成对弧压跟踪机构的驱动操作；
行走电机驱动器连接行走电机及机构，完成对行走机构的驱动操作。
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