CN113953630A - 气体保护焊的节气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体保护焊的节气方法，包括：在保护气体供应装置的输出端与气体保护焊机的气体输入端之间，设置相互并联的节流阀和电磁阀，节流阀处于开通状态，电磁阀处于关闭状态，电磁阀的开通和关闭由控制器控制；采用电压传感器检测气体保护焊机的焊接电压，电压传感器与控制器电性连接；采用电流传感器检测气体保护焊机的焊接电流，电流传感器与控制器电性连接；控制器根据电压传感器及电流传感器的信号调节电磁阀的开通和关闭。根据本发明的气体保护焊的节气方法，能够在保证焊接保护效果的同时，最大限度地节约保护气体；特别是对于一些较短的焊缝而言，在提送送气和滞后关气的过程中，保护气体的节约效果更为明显。

Description

气体保护焊的节气方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及一种气体保护焊的节气方法。

背景技术

熔化极气体保护焊是目前机器人焊接的主要焊接方法，该方法采用可熔化的焊丝与焊件之间的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，并向焊接区输送保护气体，使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材金属免受周围空气的有害作用。

在气体保护焊的焊接过程中，需要通过提前送气和滞后关气来加强保护气体对焊缝的保护作用，但是这个过程会增加额外的保护气体的消耗。特别是当焊缝较短时，焊接过程频繁启动停止，每次启动停止都会有提前送气和滞后关气，实际焊接时间在整个通气时间的比例下降，无效的保护气消耗增加，从而增加了焊接生产成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种气体保护焊的节气方法，在保证保护气体的保护效果的同时，有效节省保护气体的消耗量。

根据本发明实施例的气体保护焊的节气方法，包括：在保护气体供应装置的输出端与气体保护焊机的气体输入端之间，设置相互并联的节流阀和电磁阀，所述节流阀处于开通状态，所述电磁阀处于关闭状态，所述电磁阀的开通和关闭由控制器控制；采用电压传感器检测所述气体保护焊机的焊接电压，所述电压传感器与所述控制器电性连接；采用电流传感器检测所述气体保护焊机的焊接电流，所述电流传感器与所述控制器电性连接；所述控制器根据所述电压传感器及所述电流传感器的信号调节所述电磁阀的开通和关闭。

根据本发明实施例的气体保护焊的节气方法，至少具有如下有益效果：控制器根据电压传感器及电流传感器的信号调节电磁阀的开通和关闭，从而在保证焊接保护效果的同时，最大限度地节约保护气体；特别是对于一些较短的焊缝而言，提送送气和滞后关气的过程中，保护气体的节约效果更为明显。

根据本发明的一些实施例，所述的所述控制器根据所述电压传感器及所述电流传感器的信号调节所述电磁阀的开通和关闭，具体包括：焊接开始时，当所述电压传感器检测到所述气体保护焊机的焊接电压由零变为大于零时，将该时刻记为t1；当所述电流传感器检测到所述气体保护焊机的焊接电流由零变为大于零时，将该时刻记为t3；令t1<t2<t3，所述控制器控制所述电磁阀在t2时刻开通；当所述电流传感器检测到所述气体保护焊机的焊接电流由大于零变为零时，将该时刻记为t4，所述控制器控制所述电磁阀在t4时刻关闭；当所述气体保护焊机接收到焊接结束指令时，将该时刻记为t7；令t4<t5<t6<t7，所述控制器控制所述电磁阀在t5时刻开通，所述控制器控制所述电磁阀在t6时刻关闭。

根据本发明的一些实施例，令T1＝t3-t2，记所述电磁阀与所述气体保护焊机的焊枪喷嘴出口之间的距离为d，T1的取值与d成正比。

根据本发明的一些实施例，T1＝10*d。

根据本发明的一些实施例，所述控制器根据所述气体保护焊机的焊接电流和焊接电压，计算焊接电弧功率P，令T2＝t5-t4，T2的取值与P成反比。

根据本发明的一些实施例，T2＝210-10*P。

根据本发明的一些实施例，令T3＝t6-t5，T3的取值与P成正比。

根据本发明的一些实施例，T3＝12*P。

根据本发明的一些实施例，所述节流阀为手动调节阀。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的气体保护焊的节气方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例的气体保护焊的节气方法的结构示意图；

图3为本发明实施例的气体保护焊的节气方法的原理示意图；

附图标记：

保护气体供应装置100、节流阀200、电磁阀300、控制器400、电压传感器500、电流传感器600。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的气体保护焊的节气方法，包括以下步骤：

S100：在保护气体供应装置100的输出端与气体保护焊机的气体输入端之间，设置相互并联的节流阀200和电磁阀300，节流阀200处于开通状态，电磁阀300处于关闭状态，电磁阀300的开通和关闭由控制器400控制。

具体地，在实际应用中，保护气体供应装置100可以采用保护气瓶等，用于为焊接过程提供氩气、CO₂等保护气体；控制器400可以采用常见的单片机等处理器，用于控制电磁阀300的开通和关闭；节流阀200可以采用手动调节阀，将节流阀200设定为低流量后锁死，防止松动导致流量变化；节流阀200保持常开的状态，用于给提前送气和滞后关气的过程中提供低流量的保护气体，这个气体流量不足以保护正常焊接过程，但可以作为焊接电弧引燃之前的提前送气。如图3所示，在t0时刻，气体保护焊机接收到焊接开始指令后，焊机内部的保护气体阀会打开，与此同时，保护气体供应装置100开始输送保护气体，此时电磁阀300处于关闭状态，只有节流阀200处于开通状态，因此，保护气体只能经过节流阀200流进焊机内部，由于节流阀200的流量设定在较低的水平，因此，只有少量的保护气体能够流经节流阀200，用于提前送气，从而节省提前送气过程中保护气体的消耗。

S200：采用电压传感器500检测气体保护焊机的焊接电压，电压传感器500与控制器400电性连接。

S300：采用电流传感器600检测气体保护焊机的焊接电流，电流传感器600与控制器400电性连接。

S400：控制器400根据电压传感器500及电流传感器600的信号调节电磁阀300的开通和关闭。

步骤S400具体为：焊接开始时，当电压传感器500检测到气体保护焊机的焊接电压由零变为大于零时，将该时刻记为t1；当电流传感器600检测到气体保护焊机的焊接电流由零变为大于零时，将该时刻记为t3；令t1<t2<t3，控制器400控制电磁阀300在t2时刻开通；当电流传感器600检测到气体保护焊机的焊接电流由大于零变为零时，将该时刻记为t4，控制器400控制电磁阀300在t4时刻关闭；当气体保护焊机接收到焊接结束指令时，将该时刻记为t7；令t4<t5<t6<t7，控制器400控制电磁阀300在t5时刻开通，控制器400控制电磁阀300在t6时刻关闭。

如图3所示，在t1时刻，焊接电源开始启动，与此同时送丝机启动，但是由于送丝机的电机的启动惯性、以及焊丝端部到焊接工件有一段距离，因此此时电压传感器500能够在焊机的电源输出端检测到焊接电压，但是焊接回路还没有焊接电流，焊接电弧也尚未建立。到了t3时刻，送丝机送出的焊丝端部与焊接工件接触，焊接回路产生焊接电流，与此同时焊接电弧建立，此时电流传感器600检测到焊接电流大于零。如果等到此时再开通电磁阀300的话，由于气体传输的惯性，气体流量无法从低流量立即变为高流量，以达到焊接保护的需求，因此就可能造成焊接引弧初期的气体保护不足，因而造成焊接缺陷。为了进一步提高焊接保护效果、防止焊接缺陷，在t1时刻与t3时刻之间的t2时刻，控制器400便控制电磁阀300开通，从而保证保护气体的流量能够在焊接电流开始产生时便达到焊接保护的要求。其中，令T1＝t3-t2，记电磁阀300与气体保护焊机的焊枪喷嘴出口之间的距离为d，T1的取值与d成正比。更具体地，可以设定T1＝10*d，假设电磁阀300到焊枪喷嘴出口的距离为3米，则可以取T1＝30ms。当然，T1的取值可以根据实际情况进行设定，而不限于此。

而t3-t4这个时间段为正常焊接过程，电磁阀300保持开通状态，保护气体的流量较大，能够满足保护焊接过程的需求；在焊接过程中，控制器400不断对焊接电流和焊接电压采样，并计算焊接电弧功率；焊接电弧功率越大，意味着焊接熔池的面积越大，冷却时间越长。在t4时刻，当焊接电流降低到零时，电磁阀300同时关闭，但是由于气体输送的惯性，从焊枪喷嘴流出的保护气体并不会立即降低到低流量状态；为了保证焊接结束后有效地保护尚处于熔化状态的焊接熔池，以及尚未完全凝固和降低到常温的焊接焊缝，电磁阀300将二次开通保持一个暂短的时间做补充保护。电磁阀300气阀关闭后的二次开通时间和保持时间可以设定成与焊接电弧功率相关，即焊接电弧功率较大时，二次开通时间提前，二次开通后的保持时间加长，以获得加强的保护作用；反之，焊接电弧功率较小时，二次开通时间滞后，二次开通后的保持时间缩短，以达到更加节约保护气体的作用。t4-t5这个时间段是电磁阀300二次开通的延迟时间，由焊接电弧功率的大小决定，记延迟时间T2＝t5-t4，T2的取值反比于焊接电弧功率P，即焊接电弧功率P越大，T2越短。在t5时刻，电磁阀300二次开通后保持一段时间，记保持时间T3＝t6-t5，T3的取值由焊接电弧功率的大小决定，T3的取值正比于焊接电弧功率P，即焊接电弧功率P越大，保持时间T3越长，从而在保证焊接保护效果的同时，尽可能地节约保护气体的用量。更具体地，可以设定T2＝210-10*P、T3＝12*P；气体保护焊的焊接电弧功率一般为P≤20KW，当P取最大值20KW时，T2＝210-10*20＝10ms，即电磁阀300关闭10ms后二次开启；T3＝12*20＝240ms，即电磁阀300二次开通后保持240ms关闭。

综上所述，根据本发明实施例的气体保护焊的节气方法，所涉及的装置简单，与原先的焊接装置内部无任何电气和气路的联系，所有电路和气路都是独立于原有焊接系统的，因此可以很方便地应用于各种熔化极气体保护焊机或自动焊接系统；而且，能够在保证焊接保护效果的同时，最大限度地节约保护气体；特别是对于一些较短的焊缝而言，在提送送气和滞后关气的过程中，保护气体的节约效果更为明显。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“进一步实施例”、“一些具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种气体保护焊的节气方法，其特征在于，包括：

在保护气体供应装置的输出端与气体保护焊机的气体输入端之间，设置相互并联的节流阀和电磁阀，所述节流阀处于开通状态，所述电磁阀处于关闭状态，所述电磁阀的开通和关闭由控制器控制；

采用电压传感器检测所述气体保护焊机的焊接电压，所述电压传感器与所述控制器电性连接；

采用电流传感器检测所述气体保护焊机的焊接电流，所述电流传感器与所述控制器电性连接；

所述控制器根据所述电压传感器及所述电流传感器的信号调节所述电磁阀的开通和关闭。

2.根据权利要求1所述的气体保护焊的节气方法，其特征在于，所述的所述控制器根据所述电压传感器及所述电流传感器的信号调节所述电磁阀的开通和关闭，具体包括：

焊接开始时，当所述电压传感器检测到所述气体保护焊机的焊接电压由零变为大于零时，将该时刻记为t1；当所述电流传感器检测到所述气体保护焊机的焊接电流由零变为大于零时，将该时刻记为t3；令t1<t2<t3，所述控制器控制所述电磁阀在t2时刻开通；

当所述电流传感器检测到所述气体保护焊机的焊接电流由大于零变为零时，将该时刻记为t4，所述控制器控制所述电磁阀在t4时刻关闭；当所述气体保护焊机接收到焊接结束指令时，将该时刻记为t7；令t4<t5<t6<t7，所述控制器控制所述电磁阀在t5时刻开通，所述控制器控制所述电磁阀在t6时刻关闭。

3.根据权利要求2所述的气体保护焊的节气方法，其特征在于，令T1＝t3-t2，记所述电磁阀与所述气体保护焊机的焊枪喷嘴出口之间的距离为d，T1的取值与d成正比。

4.根据权利要求3所述的气体保护焊的节气方法，其特征在于，T1＝10*d。

5.根据权利要求2或3或4所述的气体保护焊的节气方法，其特征在于，所述控制器根据所述气体保护焊机的焊接电流和焊接电压，计算焊接电弧功率P，令T2＝t5-t4，T2的取值与P成反比。

6.根据权利要求5所述的气体保护焊的节气方法，其特征在于，T2＝210-10*P。

7.根据权利要求5或6所述的气体保护焊的节气方法，其特征在于，令T3＝t6-t5，T3的取值与P成正比。

8.根据权利要求7所述的气体保护焊的节气方法，其特征在于，T3＝12*P。

9.根据权利要求1所述的气体保护焊的节气方法，其特征在于，所述节流阀为手动调节阀。

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