CN201249331Y - 加热温度自调节控制的激光热丝焊送丝装置 - Google Patents
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Abstract
加热温度自调节控制的激光热丝焊送丝装置，其包括送丝机、热丝枪、热丝矫直机构；热丝枪包括，绝缘枪杆，其为管体结构；导丝嘴，连接绝缘枪杆的出口端；热丝加热机构，包括二个加热电极，分设于绝缘枪杆的两端；逆变式热丝电源，两个加热电极与逆变式热丝电源相电性连接；加热控制机构，包括温度测量探头，设于绝缘枪杆出口端；模/数转换器，与温度测量探头相连接，并与计算机相电性连接；计算机与热丝加热机构的逆变式热丝电源，探头测得信号经模/数转换器传输到计算机，对热丝电源得加热电流进行控制。本实用新型利用对焊丝加热终端处的温度直接检测，依此调节加热电流值，稳定焊丝加热温度，达到焊丝加热和熔化的持续稳定的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光加工技术，特别涉及一种加热温度自调节控制的激光热丝焊送丝送丝装置。
背景技术
激光焊接是一种高效快速的焊接技术，已得到广泛应用。激光填丝焊方法能增加激光焊的间隙容忍度。而激光热丝焊则是在激光填丝焊技术基础上对焊丝进行了预热，提高了焊丝熔化速度，降低了焊丝熔化对激光能量的索取，增加了激光对母材的熔化作用，提高了对激光的利用。同时，激光热丝焊保留了激光填丝焊的焊缝成形饱满、熔深深宽比大、焊接速度快的优点。在激光热丝焊接或热丝TIG焊接中通常是通过在填充焊丝上施加一定电流来预热焊丝。焊丝通电预热环节不可避免地存在着干扰因素而影响到焊丝预热过程的稳定，如送丝速度的波动、焊丝与导电电极的接触点的改变等。在加热功率不变的情况下，这些干扰的出现就会使焊丝加热段的加热程度即加热温度发生波动。焊接过程中焊丝预热温度的波动会影响到焊丝熔化的稳定，进而对母材的熔化、飞溅、焊缝成形、焊缝堆高的一致性等产生不利影响。为此有必要，尤其在高成形精度要求的激光焊接时，对焊丝的预热要进行控制。对焊丝预热的稳定控制可以采用调节加热电流或者采用调节送丝速度来实现。
日本专利号JP2005111551公开了“热丝TIG焊方法、相应焊接件和热丝焊接设备(Hot Wire TIG Welding Method，Part to be Welded by theMethod，and Hot Wire TIG Welding Equipment)”，其是通过对加热电流在焊丝加热段上形成的电压信号进行监控，使此电压在焊接过程中保持恒定。
日本专利号JP2002239731公开了“热丝焊的焊丝加热控制方法(WireHeating Control Method for Hot Wire Welding)”则采用摄像方法检测焊丝伸出段的状态，当发现焊丝存在偏斜或弯曲时，说明焊丝熔化不够而发生顶丝，进而调节加热能量以提高熔化速度，实现焊丝熔化的稳定控制。
日本专利号为JP61186171的“TIG电弧焊接设备的控制方法(ControlMethod of TIG Arc Welding Device)”则利用焊丝加热段上的加热电流和电压信号对加热段长度进行实时计算，然后通过调节送丝速度来保证加热段上的加热功率与加热段长度的匹配。
另外，日本专利号为61186172的“热丝TIG焊方法(Hot Wire TIGWelding Method)”采用了对焊丝加热段的加热功率进行监测，在送丝速度发生变化时，调节加热电流脉冲宽度，使焊丝加热熔化与送丝速度相一致。
上述专利中进行调节控制的依据是热丝加热电流值或加热段电压或加热段长度或加热功率，这些参数只是间接地反映了焊丝加热的程度，而当焊丝发生顶丝后再进行调节已经显得滞后。加热电流或加热段长度或加热功率并不能完全准确地体现焊丝被加热的程度，比如加热电流不仅受送丝速度也受加热段长度或与电极接触状态的影响，所以当多个影响因素存在时，其对加热程度的反映效果就受到削弱。能更好反映焊丝加热程度的是焊丝的温度。在热丝TIG焊时因焊丝送入到电弧之中，对于焊丝加热段在热丝枪体外的，则加热末端的温度无法测量。但当加热段在热丝枪内时则最终加热到的温度是可以进行准确测量的。
发明内容
鉴于上述技术当中焊丝加热控制的不足，本实用新型的目的在于提供一种加热温度自调节控制的激光热丝焊送丝装置，利用对焊丝加热终端处的温度直接检测，再通过加热电流值的相应调节，稳定焊丝加热的温度，达到焊丝加热和熔化的持续稳定的目的。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，
加热温度自调节控制的激光热丝焊送丝装置，其包括送丝机、热丝枪及位于热丝枪进口端的热丝矫直机构；其中，热丝枪包括，绝缘枪杆，其为两端开口的管体结构；导丝嘴，连接所述的绝缘枪杆的出口端；其还包括，热丝加热机构，其包括，二个加热电极，分别设置于所述的绝缘枪杆的两端；逆变式热丝电源，所述的两个加热电极与该逆变式热丝电源相电性连接；加热控制机构，其包括，温度测量探头，设置于绝缘枪杆出口端；模/数转换器，与温度测量探头相连接，并与一计算机相电性连接；该计算机还与热丝加热机构的逆变式热丝电源，探头测得信号经模/数转换器传输到计算机，对热丝电源得加热电流进行控制。
又，所述的热丝矫直机构包括三个带凹槽的轮子，其中一个轮子位置可调。
本实用新型所述的送丝机通过送丝软管与热丝矫直机构相连。
本实用新型的工作原理是：
焊接用的热丝枪是一送丝枪，二个加热电极分别与热丝电源相连，热丝电源向焊丝提供能量，通过两加热电极对焊丝直接进行加热；
当自送丝机送出的焊丝在二个加热电极之间通过时，由两电极间存在的一段较短焊丝上的电阻(很小的电阻值)在大电流下产生的电阻热对焊丝进行加热，送丝机按照一定的送丝速度把加热后的焊丝均匀地送到焊接区域。激光发出的能量大部分对被焊工件加热，有小部分的能量再施加到已被电阻热加热过的焊丝上，使焊丝熔化并过渡到焊接熔池中，形成了一条光滑匀称的焊缝。热丝枪相对待焊工件的倾角θ(或与激光光束的夹角)、焊丝相对激光光斑的前后左右位置以及高低位置均由四维(X、Y、Z+倾角)精密调节机构调整到最佳点，使焊丝端部可靠熔化和过渡。采用热电偶或红外测温传感器作为温度测量探头对导丝嘴处被加热焊丝的温度进行直接测量，将温度测量值转换成电信号输入至加热控制机构。加热控制机构将实测温度和预定的加热焊丝温度进行比较，一旦发现结果偏离了设定值，则根据已知的送丝速度和焊丝加热段长度确定加热电流的调节量ΔI，经接口输出到热丝电源，修正加热电流来稳定所需的热丝加热温度。为保证填充金属量的稳定，加热控制机构不对送丝速度进行调节。
本实用新型的优点是：
1)精确性高。本装置通过对焊丝电流加热终端处的温度直接进行检测，所反映的温度准确，能够为焊丝温度控制提供准确的信息，从而可以对激光热丝焊过程进行有效监控。
2)自调节性好。本装置通过热丝电源提供的加热电流通过加热电极流过钢焊丝产生电阻热，使焊丝得到加热，采用热丝加热控制机构对焊丝加热末端的温度进行测量和比较，根据温差反馈产生控制信号并输入到热丝电源内调节加热电流，以保证焊丝加热过程的稳定一致。温度测量探头用于测量导丝嘴处被加热焊丝的温度，将温度测量值转换成电信号输入至热丝加热控制机构，具有自调节性。
3)稳定性高。本装置中的热丝电源采用恒流外特性的逆变式直流电源，逆变式电源具有体积小、可控性好、电流稳定等特点。使用后具有对焊丝加热稳定，从而能够有效控制热焊丝的温度，避免焊丝温度过大的波动，影响激光热填丝焊过程的稳定性。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型加热温度自调节控制的激光热丝焊送丝装置，其包括送丝机1、热丝枪2及位于热丝枪2进口端的热丝矫直机构13；其中，热丝枪2包括，绝缘枪杆14，其为两端开口的管体结构；导丝嘴12，连接所述的绝缘枪杆14的出口端；其还包括，热丝加热机构，其包括，二个加热电极10、11，分别设置于所述的绝缘枪杆14的两端；逆变式热丝电源，所述的两个加热电极10、11与该逆变式热丝电源3相电性连接；加热控制机构4，其包括，温度测量探头5，设置于绝缘枪杆14出口端；模/数转换器，与温度测量探头5相连接，并与一计算机相电性连接；该计算机还与热丝加热机构的逆变式热丝电源3，探头5测得信号经模/数转换器传输到计算机，对热丝电源3得加热电流进行控制。
焊丝9从焊丝盘经送丝机1的送丝轮进入矫直机构13，然后进入热丝枪2；热丝枪2的加热电极10、11分别接至热丝电源3，焊丝通过导丝嘴12送入到焊接区；在焊接之前，热丝枪2通过位置调节机构6在X、Y、Z方向调整移动使焊丝9端部纵向与激光7光斑在同一轴线上，焊丝9正好进入光斑作用区，焊丝9与焊件8表面处于一个合适的θ角度；然后焊接时启动送丝机1，以控制操作面板15上设定的送丝速度V焊丝送丝，同时热丝电源3以设定的加热电流对焊丝进行加热；热丝枪2上的温度测量探头5将测量的温度值输入至控制操作面板15给予显示，同时温度测量值输入到加热控制机构4，加热控制系统4中的计算机根据测量值与目标值的比较，对加热电流进行控制微调(ΔI)。焊丝选用为钢焊丝，焊丝直径为0.8或1.0mm，当送丝速度为1.0m/min，加热电流预设为12A时，测得的焊丝加热末端的温度稳定在255±10℃。
Claims (3)
1.加热温度自调节控制的激光热丝焊送丝装置，其包括送丝机、热丝枪及位于热丝枪进口端的热丝矫直机构；其中，热丝枪包括，绝缘枪杆，其为两端开口的管体结构；导丝嘴，连接所述的绝缘枪杆的出口端；其特征是，还包括，
热丝加热机构，其包括，二个加热电极，分别设置于所述的绝缘枪杆的两端；逆变式热丝电源，所述的两个加热电极与该逆变式热丝电源相电性连接；
热丝加热控制机构，其包括，温度测量探头，设置于绝缘枪杆出口端；模/数转换器，与温度测量探头相连接，并与一计算机相电性连接；该计算机还与热丝加热机构的逆变式热丝电源，探头测得信号经模/数转换器传输到计算机，对热丝电源得加热电流进行控制。
2.如权利要求1所述的加热温度自调节控制的激光热丝焊送丝装置，其特征是，所述的热丝矫直机构包括三个带凹槽的轮子，其中一个轮子位置可调。
3.如权利要求1所述的加热温度自调节控制的激光热丝焊送丝装置，其特征是，所述的送丝机通过送丝软管与热丝矫直机构相连。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090603 Termination date: 20160828 |
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