CN114682885B - 熔化极气体保护焊的焊接方法、装置、焊接设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例适用于焊接技术领域，提供了一种熔化极气体保护焊的焊接方法、装置、焊接设备及介质，该方法包括：获取焊接过程的焊接参数；焊接过程包括多个周期，每个周期包括燃弧期和短路期，燃弧期包括熔滴段和熔池段；焊接参数包括用于熔化焊丝的第一焊接电流；在熔滴段，将第一焊接电流提升至第一峰值电流，并在第一时长后将第一峰值电流降低至第二焊接电流；以及，在熔池段，将第二焊接电流提升至第二峰值电流，并在第二时长后将第二峰值电流降低至第三焊接电流；第一峰值电流大于第二峰值电流；在每个短路期，将第三焊接电流提升至第三峰值电流。采用上述方法可以提高焊缝的成形质量和拓展焊接过程的适应范围。

Description

熔化极气体保护焊的焊接方法、装置、焊接设备及介质

技术领域

本申请属于焊接技术领域，尤其涉及一种熔化极气体保护焊的焊接方法、装置、焊接设备及介质。

背景技术

焊接技术是一种重要的金属连接技术，在汽车、桥梁、建筑以及航天等工业领域得到广泛应用，是我国发展工业的重要技术。通常，焊接设备根据预先设置的电流与焊接时长之间的能量波形，对金属进行焊接，以提高对金属进行焊接时的焊接质量。

现有技术中，通常采用常规短路和燃弧(Conventional Shorting and Arcing，CSA)波形、表面张力过渡(Surface Tension Transfer，STT)波形或可调节金属熔敷(Regulated Metal Deposition，RMD)波形作为焊接过程中的能量波形。焊接过程通常包括多个交替循环的短路期和燃弧期，每次短路期与燃弧期交替后，焊接电流会以设定的斜率模式递增或递减，形成峰值电流或低值电流，以分别完成在短路期熔滴金属传输到熔池的任务，和在燃弧期电弧熔化焊丝并生成熔滴，以及熔化工件并形成熔池的任务。

然而，上述三种能量波形针对的均是如何在燃弧期内控制熔滴的生成和长大，以及在短路期内控制熔滴的传输，并没有考虑在燃弧期时，熔池会因峰值电流的激振可能发生的振荡，导致在燃弧期的末期形成的焊缝成形质量差。

发明内容

本申请实施例提供了一种熔化极气体保护焊的焊接方法、装置、焊接设备及介质，可以解决燃弧期时，熔池会因峰值电流的激振，而使焊接过程中焊缝的成形质量差的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种熔化极气体保护焊的焊接方法，该方法包括：

获取焊接过程中对应的焊接参数；焊接过程包括多个周期，每个周期包括燃弧期和短路期，燃弧期包括熔滴段以及至少一个熔池段；焊接参数包括初始的第一焊接电流；第一焊接电流用于熔化焊丝形成熔池；

在每个燃弧期的熔滴段，将焊接电流由第一焊接电流提升至第一峰值电流，并在第一时长后将焊接电流由第一峰值电流降低至第二焊接电流；以及，在燃弧期的熔池段，将焊接电流由第二焊接电流提升至第二峰值电流，并在第二时长后将焊接电流由第二峰值电流降低至第三焊接电流；第一峰值电流大于第二峰值电流；

在每个短路期，将焊接电流由第三焊接电流提升至第三峰值电流。

第二方面，本申请实施例提供了一种熔化极气体保护焊的焊接装置，该装置包括：

获取模块，用于获取焊接过程中对应的焊接参数；焊接过程包括多个周期，每个周期包括燃弧期和短路期，燃弧期包括熔滴段以及至少一个熔池段；焊接参数包括初始的第一焊接电流；第一焊接电流用于熔化焊丝形成熔池；

燃弧期参数设置模块，用于在每个燃弧期的熔滴段，将焊接电流由第一焊接电流提升至第一峰值电流，并在第一时长后将焊接电流由第一峰值电流降低至第二焊接电流；以及，在燃弧期的熔池段，将焊接电流由第二焊接电流提升至第二峰值电流，并在第二时长后将焊接电流由第二峰值电流降低至第三焊接电流；第一峰值电流大于第二峰值电流；

短路期参数设置模块，用于在每个短路期，将焊接电流由第三焊接电流提升至第三峰值电流。

第三方面，本申请实施例提供了一种焊接设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述第一方面的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面的方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在焊接设备上运行时，使得焊接设备采用上述第一方面的方法。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过在每个周期内的燃弧期内设置波形相似的熔滴段和熔池段，再根据熔滴段中将第一焊接电流提升至第一峰值电流的过程，使焊丝可以被高值的第一峰值电流的电弧熔化，且熔化后形成的熔池的中心的金属被电弧的电磁压力排开而形成穴坑；之后，根据熔滴段中，将第一峰值电流在第一时长后降低至第二焊接电流的过程，使被排开的金属因电弧的电磁压力减小而向熔池中心回涌。此时，在熔滴段时期，虽然焊丝可被熔化形成熔滴，但熔池中的金属将因高值电流脉冲激振而产生不受控的欠阻尼振荡。基于此，为了抑制该振荡，因第二峰值电流小于第一峰值电流，因此，在熔池段中，将第二焊接电流提升至第二峰值电流，并在第二时长后降低至第三焊接电流时，熔池金属再次因电流脉冲激振而产生的振荡，将与第一次产生的振荡进行抵消，使得熔池的振荡成为受控的减幅过阻尼振荡。进而，可以对该振荡进行抑制，以提高焊接过程的稳定性和焊缝的成形质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请一实施例提供的CSA能量波形的示意图；

图2为本申请一实施例提供的STT和RMD能量波形的示意图；

图3是本申请一实施例提供的一种熔化极气体保护焊的焊接方法的实现流程图；

图4为本申请一实施例中提供的一种熔化极气体保护焊的焊接方法中使用的能量波形的示意图；

图5为本申请另一实施例中提供的一种熔化极气体保护焊的焊接方法中使用的能量波形的示意图；

图6是本申请一实施例提供的一种熔化极气体保护焊的焊接装置的结构示意图；

图7是本申请一实施例提供的一种焊接设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

焊接过程中通常包括多个周期，每个周期均包括燃弧期和短路期。

其中，短路期是指在电弧熄灭，焊丝端部和工件不熔化，熔滴脱离焊丝并传输至熔池中，而后重新引燃电弧对焊丝端部和工件进行熔化的时期。

燃弧期是指焊丝端部因电流的作用电极之间的气体间隙被电离后导电，导致电弧被闪烁式的引燃，之后因电弧的高温而熔化形成熔滴，且熔滴脱离焊丝的时期。燃弧期通常包括熔滴段以及至少一个熔池段。其中，熔滴是指在电弧焊时，从焊丝端部形成，并向熔池过渡的滴状液态金属。熔池是存在于工件上的因电弧的高温而熔化的工件与过渡的熔滴形成的池状液态金属。焊丝受到电弧的高温作用而被加热熔化，当熔化的焊丝在电极端部累积到一定大小后形成熔滴，并与熔池接触，然后融入到熔池中。

现有技术中，在采用CSA能量波形作为焊接过程中的能量波形时，该能量波形具有如下特点：在周而复始的短路期和燃弧期的交替循环过程中，在短路期与燃弧期相互转变的时刻，每个期的初始焊接电流值以紧邻的前一个期的结束焊接电流值为起点。例如，在焊丝端部被拉动性地脱离熔池的燃弧期，当焊丝端部的残留金属与熔池之间形成的缩径液体小桥折断，而发生电弧再引燃的开始时刻，燃弧期的初始焊接电流值为紧邻的前一个短路期结束时的结束焊接电流值。每当短路期与燃弧期转换完成之后，焊接电流便以上述相应的初始焊接电流值为起点，根据预先设定的斜率递增或递减，形成峰值电流或低值电流，以分别完成在短路期熔滴传输到熔池的过程，以及在燃弧期电弧熔化焊丝并生成熔滴的过程。具体地，请参阅图1，图1为本申请一实施例提供的CSA能量波形的示意图。

对于STT波形，或者，RMD波形，虽然，STT波形和RMD波形有稍许不同(具体为，RMD波形有基值电流段)，但它们都是CSA波形的变种，其共同特点为：在周而复始的短路期和燃弧期的交替循环过程中，每当上一周期的短路期结束，而下一个周期中的燃弧期开始时，焊接电流将被降低至一个很低的波谷值，以避免产生大的金属飞溅。并且，在这个波谷值电流的作用下使电弧被再引燃。之后，焊接电流将以设定的斜率模式增加到一个较高的目标峰值，以完成燃弧期内熔滴的生成和长大，以及熔池的长大。之后，焊接电流再次以设定的斜率模式降低，以完成熔滴和熔池的后续长大，直到焊丝端部的熔滴与熔池再次发生接触短路，进而开始下一周期的短路期。在每个周期的短路期内，熔滴先经过与熔池的相拥式融合，以完成低电流下因表面张力的作用而形成的初始润湿。之后，在根据设定的斜率增加焊接电流，使焊接电流对熔滴形成推力和表面张力等力，进而将熔滴传输至熔池中，并与熔池完全融合成为熔池的一部分。在此传输过程的后期，焊丝端部的残留金属将与熔池之间形成缩径液体小桥；当缩径液体小桥断裂后，电弧重新被引燃。至此，开始进入下一周期的燃弧期。具体地，请参阅图2。图2为本申请一实施例提供的STT和RMD能量波形的示意图。

其中，STT和RMD能量波形与CSA能量波形的主要差别在于：1)燃弧期开始时的起始电流值低且固定；2)燃弧期的电流峰值可选，且一旦被选定后，电流峰值在焊接过程中可以保持不变；3)燃弧期内，在电流峰值逐渐降低的过程中，其斜率模式可以预先设定。其中，上述三个特点可以保证：1)可以通过选择燃弧期的电流峰值和斜率模式来选择和控制熔滴生长的尺寸(因为每个短路过渡周期的电弧能量的投放量可控、较为精准和一致)和电弧弧长；2)熔滴生长的尺寸较为一致(使得短路过渡的频率和电弧电压较为恒定)；3)焊接过程的适应性好，适于薄板的对接焊和带有坡口顿边的管道的根焊(焊缝成形好、生产效率高)。因此，采用STT能量波形和RMD能量波形焊接所得到的结果都优于采用CSA能量波形焊接所得到的结果。它们通常被应用在对焊接质量和焊接效率要求相对较高的场合。

然而，上述用于熔化极气体保护焊的三种能量波形，均是针对：如何在燃弧期内控制熔滴的生成和长大，以及在短路期内控制熔滴的传输。也即，并没有考虑如何消除或抑制燃弧期内，熔池可能发生的振荡和低平均焊接电流条件下电弧的不稳定的问题。

基于此，为了消除或抑制燃弧期内，熔池可能发生的振荡和低平均焊接电流条件下电弧的不稳定，在本申请实施例中，提供了一种熔化极气体保护焊的焊接方法，即：熔滴电弧同步过渡方法(Droplet Arc Sync Transfer method，DAST method)。该焊接方法可以应用于焊接设备上。请参阅图3，为本申请实施例提供的一种熔化极气体保护焊的焊接方法的实现流程图，该方法包括S301～S303，详述如下：

S301、焊接设备获取焊接过程中对应的焊接参数；焊接过程包括多个周期，每个周期包括燃弧期和短路期，燃弧期包括熔滴段以及至少一个熔池段；焊接参数包括初始的第一焊接电流；第一焊接电流用于熔化焊丝形成熔池。

在一实施例中，上述焊接参数的类型包括但不限于电流或电压或功率等类型。也即在焊接参数的类型为电流时，其能量波形应当为焊接电流与时间形成的波形图；以及，在焊接参数的类型为电压时，其能量波形应当为焊接电压与时间形成的波形图；再者，在焊接参数的类型为功率时，其能量波形为焊接功率与时间形成的波形图。在本实施例中，以焊接参数的类型为电流为例进行解释说明。

在一实施例中，上述周期、燃弧期和短路期均已在上述进行解释，对此不再进行说明。其中，上述在使用第一焊接电流时，母材的工件也将被熔化形成熔池。

在一实施例中，上述熔滴段具体为燃弧期内对焊丝端部进行熔化形成熔滴的时间段。上述熔池段用于抑制因熔滴段的焊接电流引起的熔池振荡。其中，熔池段的数量可以为一个，也可以为多个，具体根据实际情况进行设置。

具体地，请参阅图4，为本申请一实施例中熔化极气体保护焊的焊接过程中使用的能量波形的示意图。其中，t0-t14为焊接过程中的一个周期；t0-t3时期为短路期，t3-t14时期为燃弧期。其中，上述熔滴段具体可以为t3-t9时期；熔池段具体可以为t9-t14时期。其中，短路期对应的时长为图4中的T_1short，燃弧期对应的时长为图4中的T_1arc，一个周期对应的时长为图4中的T₁。

在一实施例中，上述第一焊接电流为燃弧期开始时(t4-t5时期)的焊接电流。其中，该时期可以认为是熔滴段中的闪烁燃弧期。在该阶段，焊接电流将被维持在一个波谷值I4。并且，在该阶段，存在于焊丝端部与熔池之间的间隙将在波谷值I4的作用下被电离后而导电，导致电弧被闪烁式的引燃。在这一阶段的t4时刻，开始了一个周期内新的燃弧期。

在一实施例中，上述焊丝的材料具体为金属材料。示例性地，上述焊丝包括但不限于碳钢焊丝、低合金结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝和有色金属焊丝等，本实施例中，对焊丝的具体材料不作任何限制。

需要补充的是，上述焊接参数均为预先设定的参数。可以理解的是，对于不同金属材料的焊丝，其焊接参数的数值可能各不相同。在对不同金属材料的焊丝进行焊接时，均可以使用本申请实施例中的能量波形。然而，能量波形中的参数值可以根据实际情况进行设置。

S302、焊接设备在每个燃弧期的熔滴段，将焊接电流由第一焊接电流提升至第一峰值电流，并在第一时长后将焊接电流由第一峰值电流降低至第二焊接电流；以及，在燃弧期的熔池段，将焊接电流由第二焊接电流提升至第二峰值电流，并在第二时长后将焊接电流由第二峰值电流降低至第三焊接电流；第一峰值电流大于第二峰值电流。

在一实施例中，对于熔滴段，上述第一峰值电流为熔滴段对应的能量波形的波峰值。上述第一时长为焊接设备使用第一峰值电流的时长。上述第二焊接电流为对第一峰值电流进行逐步下降后的电流。

在一具体实施例中，焊接设备具体可以在第一调整时段，以第一设定速率将焊接电流由第一焊接电流提升至第一峰值电流；以及，在第二调整时段，以第二设定速率将焊接电流由第一峰值电流降低至第二焊接电流。

具体地，上述第一调整时段具体可以为图4中的t5-t6时期；上述第二调整时段具体可以为图4中的t7-t8时期；上述第一时长具体为图4中的t6-t7时期；上述第一峰值电流具体为图4中的I5；上述第二焊接电流具体为图4中的I6。其中，第一调整时段、第一设定速率、第二调整时段、第二设定速率、I5和I6具体可以根据实际情况进行设置。

在一实施例中，对于熔池段，上述第二峰值电流为熔池段对应的能量波形的一个波峰值。上述第二时长为焊接设备使用第二峰值电流的时长。

在一具体实施例中，焊接设备可以在第三调整时段，以第三设定速率将焊接电流由第二焊接电流提升至第二峰值电流。然而，在将第二峰值电流降低至第三焊接电流时，焊接设备具体可以采用如下两种方式进行实现：

第一种方式：焊接设备可以在第四调整时段，以第四设定速率将焊接电流由第二峰值电流降低至第三焊接电流。

具体地，上述第三调整时段具体可以为图4中的t9-t10时期；上述第四调整时段具体可以为图4中的t11-t12时期；上述第二时长具体为图4中的t10-t11时期。上述第二峰值电流具体为图4中的I_EP；上述第三焊接电流具体为图4中的I7。其中，第三调整时段、第三设定速率、第四调整时段、第四设定速率、I_EP和I7、I8以及之后的电流值具体可以根据实际情况进行设置。

可以理解的是，在熔池段之后，能量波形将进入短路期。熔池段中结束时期电流即为短路期的起始电流。因此，上述第三焊接电流I7也可以设置为短路期开始时所需使用的电流值。

第二种方式：焊接设备还可以采用阶梯式调整方法，将焊接电流由第二峰值电流降低至第三焊接电流。具体地，焊接设备可以多次降低第三焊接电流，得到最终的第三焊接电流；其中，每次调整后的第三焊接电流均会持续一定时长。以此，可以使熔滴与熔池逐渐在较低的电流的作用下结束减幅振荡(被静置)，使熔滴和熔池虽然都继续被电弧加热，但不会有金属熔化量的增加。之后，可以随着焊丝恒速地持续送进，其端部悬垂的熔滴准备与熔池发生接触短路(相拥)，以结束当前的整个燃弧期和开始下一周期的短路期。

需要说明的是，结合图1和图2中的能量波形，可知，CSA能量波形在每个周期内，燃弧期和短路期共用一个峰值电流I1，并且，在之后的燃弧期中，I1是曲线形式降低。也即，在燃弧期内，当前峰值电流I1逐渐减低时，熔池金属将会具有较大振幅的振荡(波出-波进)，进而降低焊接过程的稳定性和焊缝的成形质量。同样地，在STT和RMD能量波形的燃弧期中，峰值电流I5也是以曲线形式降低至I7，而后进入下一周期的短路期。因此，也具有上述问题。

然而，为了提高焊接过程的稳定性和焊缝的成形质量，在本实施例中，同时结合了上述两种降低方式降低第二峰值电流，得到第三焊接电流。具体地，参阅图4，I_EP为第二峰值电流，焊接设备可以先通过上述第一种方式，将第二峰值电流IEP降低至I7，而后采用第二种方式，阶梯式调整I7，得到I8，以此类推，直至焊接电流被降低至短路期的第三焊接电流I1。

需要补充的是，在熔滴段时期，焊接设备在逐渐将第一焊接电流提升至第一峰值电流，并运行第一时长时，焊丝端部将因高值电流的电弧强加热而熔化形成熔滴；同时，熔池周围的母材也将被高值电流的电弧熔化而成为熔池的一部分，最终使得熔池变大。并且，熔池中心的金属将被电弧的电磁压力排开(波出)而形成穴坑。这也就形成了长弧长和高弧压。

另外，在第一时长后，焊接设备将焊接电流由第一峰值电流降低至第二焊接电流时，在此过程中，被排开的熔池金属将因电弧的电磁压力减小而向熔池中心回涌(波进)。并且，从图4可以看出，焊接设备将持续使用I6电流(t8-t9时期)。因此，在整体的t7-t9时期，被排开的熔池金属将持续向熔池中心回涌。根据实际的焊接结果可知，该时期内熔池金属将会经历第一个周期且具有较大振幅的振荡(波出-波进)。可以理解的是，该振荡若不加以抑制，则将降低焊接过程的稳定性和焊缝的成形质量。

之后，在熔池段时期，焊接设备在逐渐将第二焊接电流提升至第二峰值电流，并运行第二时长时，焊丝端部将因较高值电流的电弧加热而继续熔化，熔滴也因此继续长大；同时，熔池周围的母材也将被较高值电流的电弧加热而继续熔化，熔池也因此变得更大。并且，熔池中心的金属被电弧的电磁压力又一次被排开(波出)而形成较小的穴坑(因为电流变化的幅度小和熔池金属量增多)。这就又形成了较长弧长和较高弧压。

但是，在之后的t9-t12时期，根据实际焊接结果，可知，该时期内熔池金属将会经历第二个周期且具有较小振幅的振荡(波出-波进)。实际上，设置上述熔池段后，熔池经历的第一个振荡就可以变成一种受控的减幅振荡。具体地，在t9-t12时期的振荡，可以在一定程度上抑制在t5-t9时期熔池金属因高值电流脉冲激振而产生的不受控欠阻尼振荡。最后，在t12-t14时期，采用阶梯式的调整方式调整焊接电流，以此使焊接设备可以根据设置的熔池段进一步的提高焊接过程的稳定性和焊缝的成形质量。

需要补充的是，因熔池段需要抑制熔滴段时期产生的不受控欠阻尼振荡，因此，第二峰值电流需要小于第一峰值电流。

在一其它实施例中，为了更好抑制上述不受控欠阻尼振荡，在t9-t11时期内设置的焊接参数形成的能量波形，与t5-t8时期内设置的焊接参数形成的能量波形类似。区别在于：t9-t12时期内电流的峰值、变化幅度、和变化时间均小于上一个阶段t5-t8时期内的相应值。

具体地，第二焊接电流大于第三焊接电流；第一峰值电流与第二焊接电流的差值，大于第二峰值电流与第三焊接电流的差值；第一调整时段大于第三调整时段；第一时长大于第二时长；第二调整时段大于第四调整时段。

需要补充的是，在上述熔池段中，若具有多个与t8-t12时期相似的能量波形，则每个时期的能量波形对应设置的焊接参数，也应当与上述说明内容相同或相似。即对于任一与t8-t12时期相似的能量波形，该能量波形对应的的焊接参数，应当小于上一个时期的能量波形设置的相应焊接参数。以此，可以进一步的逐步抑制每个时期产生的振荡。

S303、在每个短路期，焊接设备将焊接电流由第三焊接电流提升至第三峰值电流。

在一实施例中，上述第三峰值电流为短路期对应的能量波形中的一个波峰值。其中，第三峰值电流用于将焊丝端部熔化的熔滴传输至熔池中。

在一具体实施例中，在每个短路期内，焊接设备具体可以采用多种速率将焊接电流由第三焊接电流提升至第三峰值电流；多种速率依次降低。

具体地，上述短路期具体可以分为相拥润湿段、加速传输段以及减速传输段。其中，相拥润湿段具体为图4中的t0-t1时期。在此时期内，熔滴与熔池先接触短路(在t0时刻，宣告了下一个周期内短路期的开始)，形成有电流I1通过的前置(存在于熔滴底部与熔池之间)细径液体小桥；之后，在熔池对熔滴的表面张力的作用下开始向熔池摊开(润湿)，以准备将熔滴全部或大部分传输至熔池。因熔池对熔滴的表面张力小，以及存在阻碍熔滴传输的表面张力，以及电流I1所产生的助推熔滴的金属液体内部的电磁压力小，熔滴金属暂时不能被有效地传输至熔池。

加速传输段具体为图4中的t1-t2时期。在此时期内，焊接设备可以利用合适且快速增加到I2的电流，产生强大的电磁压力(电流对液体的焊丝产生的电磁压力)，以有效和及时地帮助熔滴传输至熔池，并使熔滴充分融入熔池中。在这个过程中，前置细径液体小桥将逐渐地演变成直径相对较大的近似圆形的液体柱。

减速传输段具体为图4中的t2-t3时期。在此时期内，焊接设备可以利用合适且较慢速增加到I3的电流，产生更大的电磁压力来缓速且平稳地帮助熔滴传输到熔池，使熔滴完全融入熔池并成为熔池的一部分。在这个过程中，近似圆形的液体柱演变成为后置(存在于焊丝端部残留液体焊丝与熔池之间)细径液体小桥。

其中，上述I3电流即为第三峰值电流，并且，t1-t2时期焊接电流的提升速率大于t2-t3时期电流的提升速率。也即多种速率依次降低。需要说明的是，在本实施例中，对多种速率的个数以及速率的具体数值不作任何限制。图4中，仅以两种速率作为示例进行说明。

需要补充的是，在短路期的熔滴过渡焊接中，采用上述多种速率依次降低的方式提升焊接电流，不仅实用性强，适用性也更好。该方式不仅适用于普通产品的短路熔滴过渡焊接，还适用于薄板对接接头、带坡口的管道根部接头和一些空间位置接头的产品的短路熔滴过渡焊接。

可以理解的是，t3时期为短路期的结束时期，而燃弧期中，焊接电流为初始的第一焊接电流。因此，在t3时期后，还需在第五调整时段内，将焊接电流由第三峰值电流降低至目标焊接电流；目标焊接电流为下一周期的第一焊接电流。其中，上述第五调制时段以及相应的速率均也可以根据实际情况进行设置，对此不作限定。

具体地，可以认为第五调整时期为液桥折断段，其具体为图4中的t3-t4时期。在此时期内，焊接电流先从第三峰值电流I3快速地降低至目标焊接电流I4。在这个过程中，后置细径液体小桥在内部电磁压力的作用下被折断，使得焊丝端部与熔池被迫分离。

需要特别说明的是，上述短路期可能为t0至t3-t4之间的任一时刻。也即上述被迫分离的时刻，可能发生在t3时刻，也可能发生在t4时刻，也可能发生在t3-t4之间的任一时刻。此时，对于焊接设备而言，其依然可以认为t0-t3时刻为短路期，t4-t14为燃弧期，且根据该波形能量的示意图设置相应电流对焊丝进行焊接。在本实施例中，将t3时刻确定为整个短路期的结束和下一周期中的燃弧期的开始。具体可以将图4中，T_1short对应的时刻(即t0-t3时期)确定为短路期，以及将T_1arc对应的时刻(即t3-t14时期)确定为燃弧期。

在一实施例中，通常地，在采用图1和图2中的能量波形焊接时，其每个周期内的短路过渡的频率并不一致，短路过渡频率的正态分布曲线依然较宽。由此可知，每个短路过渡的燃弧期内的能量投放并不精确。然而，这种不精确的能量投放会造成熔滴和熔池的尺寸不均匀，焊缝的成形质量差。

基于此，在本实施例中，为进一步提高焊缝成形质量，在将焊接电流由第一焊接电流提升至第一峰值电流之前，焊接设备还可以通过如下方式，确定当前周期的第一峰值电流，详述如下：

焊接设备获取上一周期中短路期的总时长，并根据总时长确定当前周期的第一峰值电流。

在一实施例中，通常每个周期内短路期的总时长均是设定的固定值，以及每个周期的第一峰值电流也是设定的固定值。然而，在实际的焊接过程中，上述短路期的结束时刻可能为t3-t4时期内的任一时刻。此时，焊接设备还可以主动记录上一周期的短路期的总时长，之后，根据总时长动态地调整当前周期的第一峰值电流。

具体地，当上一周期中T_1short时期越长，则焊接设备可以将第一峰值电流I5降低，使燃弧期内产生的熔滴尺寸变小，弧长变短，进而使得下一周期的短路期中熔滴传输的速率越快，持续时长也就变短。即当前周期中的T_1short时期不会与上一周期中T_1short时期一样，均处于较长时期。反之，若上一周期中T_1short时期越短，则焊接设备可以将第一峰值电流I5提升，使燃弧期内产生的熔滴尺寸变大，弧长变长，进而使得下一周期的短路期中熔滴传输的速率变慢，持续时长也就更长。以此，采用上述方式设置第一峰值电流可以使得短路过渡的频率更为恒定，且使电弧的操控性好，焊接设备的焊接性能得到优化。

在一其它实施例中，上述燃弧期内的熔池段还可以采用稳定电弧的序列脉冲，替换图4中t9时期之后的能量波形。具体地，参阅图5，为本申请另一实施例中熔化极气体保护焊的焊接过程中使用的一种能量波形的示意图。图5中t0-t9时期的波形与图4中t0-t9时期的波形相同，对此不作说明。然而，在t9-t13时期采用的是相同的序列脉冲能量波形对焊丝进行焊接。其中，I_SP为每个脉冲能量波形的波峰电流。其中，上述脉冲能量波形的数量为4个，仅为本实施例中的一种示例，其可以根据实际情况增加或减少脉冲能量波形。

需要说明的是，在采用上述序列脉冲能量波形作为熔池段的能量波形进行焊接时，焊接设备可以采用低值的平均焊接电流焊接薄板接头。具体地，上述序列脉冲能量波形为可精确投放电弧能量的波形，使用该能量波形带来的有益结果包括：a)低值的平均焊接电流低于使用其他能量波形的平均焊接电流；例如，采用CO2(二氧化碳)气体保护对1.0mm直径钢焊丝进行焊接时，使用序列脉冲能量波形的平均焊接电流可以降低至25A，而使用其他能量波形的平均焊接电流通常为40A或以上。b)在较低的平均焊接电流(25-50)A下焊接薄板接头时，使用序列脉冲能量波形的电流进行焊接，其产生的电弧挺直、稳定、跟随性好，金属飞溅少，焊缝成形良好。

以上可以看出，本申请实施例提高的熔化极气体保护焊的焊接方法，通过在每个周期内的燃弧期内设置波形相似的熔滴段和熔池段，再根据熔滴段中将第一焊接电流提升至第一峰值电流的过程，使焊丝可以被高值的第一峰值电流的电弧熔化，且熔化后形成的熔池的中心的金属被电弧的电磁压力排开而形成穴坑；之后，根据熔滴段中，将第一峰值电流在第一时长后降低至第二焊接电流的过程，使被排开的金属因电弧的电磁压力减小而向熔池中心回涌。此时，在熔滴段时期，虽然焊丝可被熔化成熔滴，但熔池中的金属将因高值电流脉冲激振而产生不受控的欠阻尼振荡。基于此，为了抑制该振荡，因第二峰值电流小于第一峰值电流，因此，在熔池段中，将第二焊接电流提升至第二峰值电流，并在第二时长后降低至第三焊接电流时，熔池金属再次因电流脉冲激振而产生的振荡，将与第一次产生的振荡进行抵消，使得熔池的振荡成为受控的减幅过阻尼振荡。进而，可以对振荡进行抑制，以提高焊接过程中的稳定性和焊缝的成形质量。

请参阅图6，图6是本申请实施例提供的一种熔化极气体保护焊的焊接装置的结构框图。本实施例中熔化极气体保护焊的焊接装置包括的各模块用于执行图3对应的实施例中的各步骤。具体请参阅图3以及图3所对应的实施例中的相关描述。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。参见图6，熔化极气体保护焊的焊接装置600可以包括：获取模块610、燃弧期参数设置模块620以及短路期参数设置模块630，其中：

获取模块610，用于获取焊接过程中对应的焊接参数；焊接过程包括多个周期，每个周期包括燃弧期和短路期，燃弧期包括熔滴段以及至少一个熔池段；焊接参数包括初始的第一焊接电流；第一焊接电流用于熔化焊丝形成熔池。

燃弧期参数设置模块620，用于在每个燃弧期的熔滴段，将焊接电流由第一焊接电流提升至第一峰值电流，并在第一时长后将焊接电流由第一峰值电流降低至第二焊接电流；以及，在燃弧期的熔池段，将焊接电流由第二焊接电流提升至第二峰值电流，并在第二时长后将焊接电流由第二峰值电流降低至第三焊接电流；第一峰值电流大于第二峰值电流。

短路期参数设置模块630，用于在每个短路期，将焊接电流由第三焊接电流提升至第三峰值电流。

在一实施例中，燃弧期参数设置模块620还用于：

采用阶梯式调整方法，将焊接电流由第二峰值电流降低至第三焊接电流。

在一实施例中，熔滴段包括第一调整时段和第二调整时段；熔池段包括第三调整时段和第四调整时段；燃弧期参数设置模块620还用于：

在第一调整时段，以第一设定速率将焊接电流由第一焊接电流提升至第一峰值电流；以及，在第二调整时段，以第二设定速率将焊接电流由第一峰值电流降低至第二焊接电流；以及，在第三调整时段，以第三设定速率将焊接电流由第二焊接电流提升至第二峰值电流；以及，在第四调整时段，以第四设定速率将焊接电流由第二峰值电流降低至第三焊接电流。

在一实施例中，第二焊接电流大于第三焊接电流；第一峰值电流与第二焊接电流的差值，大于第二峰值电流与第三焊接电流的差值；第一调整时段大于第三调整时段；第一时长大于第二时长；第二调整时段大于第四调整时段。

在一实施例中，燃弧期参数设置模块620还用于：

获取上一周期中短路期的总时长；根据总时长确定当前周期的第一峰值电流。

在一实施例中，短路期参数设置模块630还用于：

在每个短路期内，以多种速率将焊接电流由第三焊接电流提升至第三峰值电流；多种速率依次降低。

在一实施例中，燃弧期参数设置模块620还用于：

在第五调整时段内，将焊接电流由第三峰值电流降低至目标焊接电流；目标焊接电流为下一周期的第一焊接电流。

应当理解的是，图6示出的熔化极气体保护焊的焊接装置的结构框图中，各模块用于执行图3对应的实施例中的各步骤，而对于图3对应的实施例中的各步骤已在上述实施例中进行了详细解释，具体请参阅图3以及图3所对应的实施例中的相关描述，此处不再赘述。

图7是本申请一实施例提供的一种焊接设备的结构框图。如图7所示，该实施例的焊接设备700包括：处理器710、存储器720以及存储在存储器720中并可在处理器710运行的计算机程序730，例如熔化极气体保护焊的焊接方法的程序。处理器710执行计算机程序730时实现上述各个熔化极气体保护焊的焊接方法各实施例中的步骤，例如图3所示的S301至S303。或者，处理器710执行计算机程序730时实现上述图6对应的实施例中各模块的功能，例如，图6所示的模块610至630的功能，具体请参阅图6对应的实施例中的相关描述。

示例性地，计算机程序730可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器720中，并由处理器710执行，以实现本申请实施例提供的熔化极气体保护焊的焊接方法。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序730在焊接设备700中的执行过程。例如，计算机程序730可以实现本申请实施例提供的熔化极气体保护焊的焊接方法。

焊接设备700可包括，但不仅限于，处理器710、存储器720。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是焊接设备700的示例，并不构成对焊接设备700的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如焊接设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器710可以是中央处理单元，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器720可以是焊接设备700的内部存储单元，例如，焊接设备700的硬盘或内存。存储器720也可以是焊接设备700的外部存储设备，例如，焊接设备700上配备的插接式硬盘，智能存储卡，闪存卡等。进一步地，存储器720还可以既包括焊接设备700的内部存储单元又包括外部存储设备。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述各个实施例中的熔化极气体保护焊的焊接方法。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在焊接设备上运行时，使得焊接设备执行上述各个实施例中的熔化极气体保护焊的焊接方法。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参阅前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种熔化极气体保护焊的焊接方法，其特征在于，所述方法包括：

获取焊接过程中对应的焊接参数；所述焊接过程包括多个周期，每个所述周期包括燃弧期和短路期，所述燃弧期包括熔滴段以及至少一个熔池段；所述焊接参数包括初始的第一焊接电流；所述第一焊接电流用于熔化焊丝形成熔池；

在每个所述燃弧期的熔滴段，将焊接电流由所述第一焊接电流提升至第一峰值电流，并在第一时长后将所述焊接电流由所述第一峰值电流降低至第二焊接电流；以及，在所述燃弧期的熔池段，将所述焊接电流由所述第二焊接电流提升至第二峰值电流，并在第二时长后将所述焊接电流由所述第二峰值电流降低至第三焊接电流；所述第一峰值电流大于所述第二峰值电流；所述第二焊接电流大于所述第三焊接电流；所述第一峰值电流与所述第二焊接电流的差值，大于所述第二峰值电流与所述第三焊接电流的差值；

在每个所述短路期，将所述焊接电流由所述第三焊接电流提升至第三峰值电流；

在所述将焊接电流由所述第一焊接电流提升至第一峰值电流之前，还包括：

获取上一周期中所述短路期的总时长；

若所述上一周期中所述短路期的总时长越长，则降低所述第一峰值电流；

若所述上一周期中所述短路期的总时长越短，则提升所述第一峰值电流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第二时长后将所述焊接电流由所述第二峰值电流降低至第三焊接电流，包括：

采用阶梯式调整方法，将所述焊接电流由所述第二峰值电流降低至第三焊接电流。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔滴段包括第一调整时段和第二调整时段；所述在所述燃弧期的熔滴段，将焊接电流由所述第一焊接电流提升至第一峰值电流，并在第一时长后将所述焊接电流由所述第一峰值电流降低至第二焊接电流，包括：

在所述第一调整时段，以第一设定速率将所述焊接电流由所述第一焊接电流提升至第一峰值电流；以及，在所述第二调整时段，以第二设定速率将所述焊接电流由所述第一峰值电流降低至第二焊接电流；

所述熔池段包括第三调整时段和第四调整时段；所述在所述燃弧期的熔池段，将所述焊接电流由所述第二焊接电流提升至第二峰值电流，并在第二时长后将所述焊接电流由所述第二峰值电流降低至第三焊接电流，包括：

在所述第三调整时段，以第三设定速率将所述焊接电流由第二焊接电流提升至第二峰值电流；以及，在所述第四调整时段，以第四设定速率将所述焊接电流由所述第二峰值电流降低至第三焊接电流。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述第一调整时段大于所述第三调整时段；所述第一时长大于所述第二时长；所述第二调整时段大于所述第四调整时段。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在每个所述短路期，将所述焊接电流由所述第三焊接电流提升至第三峰值电流，包括：

在每个所述短路期内，以多种速率将所述焊接电流由所述第三焊接电流提升至所述第三峰值电流；所述多种速率依次降低。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在每个所述短路期，将所述焊接电流由所述第三焊接电流提升至第三峰值电流之后，还包括：

在第五调整时段内，将所述焊接电流由所述第三峰值电流降低至目标焊接电流；所述目标焊接电流为下一周期的所述第一焊接电流。

7.一种熔化极气体保护焊的焊接装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取焊接过程中对应的焊接参数；所述焊接过程包括多个周期，每个所述周期包括燃弧期和短路期，所述燃弧期包括熔滴段以及至少一个熔池段；所述焊接参数包括初始的第一焊接电流；所述第一焊接电流用于熔化焊丝形成熔池；

燃弧期参数设置模块，用于在每个所述燃弧期的熔滴段，将焊接电流由所述第一焊接电流提升至第一峰值电流，并在第一时长后将所述焊接电流由所述第一峰值电流降低至第二焊接电流；以及，在所述燃弧期的熔池段，将所述焊接电流由所述第二焊接电流提升至第二峰值电流，并在第二时长后将所述焊接电流由所述第二峰值电流降低至第三焊接电流；所述第一峰值电流大于所述第二峰值电流；所述第二焊接电流大于所述第三焊接电流；所述第一峰值电流与所述第二焊接电流的差值，大于所述第二峰值电流与所述第三焊接电流的差值；

短路期参数设置模块，用于在每个所述短路期，将所述焊接电流由所述第三焊接电流提升至第三峰值电流；

所述燃弧期参数设置模块，还用于：

获取上一周期中所述短路期的总时长；若所述上一周期中所述短路期的总时长越长，则降低所述第一峰值电流；若所述上一周期中所述短路期的总时长越短，则提升所述第一峰值电流。

8.一种焊接设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的方法。