專利名稱：一種熔化極氣體保護焊方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熔化極氣體保護焊控制領(lǐng)域，具體指不同于傳統(tǒng)的熔化極氣體保護焊技術(shù)其電源輸出外特性為恒流特性的保護焊系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
焊接在工業(yè)領(lǐng)域中有著重要的地位，只有在焊接過程中維持電弧的穩(wěn)定燃燒，才能得到高質(zhì)量的焊縫。中薄板的焊接大多采用細絲焊，細絲焊中主要分為脈沖焊和短路過渡兩種控制方法，脈沖焊中的弧長調(diào)節(jié)經(jīng)常采用SINERGIC控制法與壓頻轉(zhuǎn)換的方法；短路過渡中弧長調(diào)節(jié)經(jīng)常采用波形控制法。 SINERGIC控制法通過預(yù)先設(shè)定的關(guān)系曲線，由送絲速度確定焊接參數(shù)。在焊接過程中，通過測量送絲速度實時調(diào)整焊接參數(shù)。然而這種方法是對弧長的開環(huán)控制，可以對因送絲速度產(chǎn)生的弧長變化進行補償，但對其他原因產(chǎn)生的弧長變化沒有調(diào)節(jié)作用。在壓頻轉(zhuǎn)換的弧長調(diào)節(jié)過程中，當(dāng)弧長變短時，控制系統(tǒng)檢測到電弧電壓變小，經(jīng)過計算，增大脈沖頻率，平均電流增大，熔化速度變快，直至電弧恢復(fù)到原來的長度，以維持弧長穩(wěn)定。而在短路過渡焊接中采用的波形控制法，是針對焊接過程中的不同階段，采用合適的波形控制，當(dāng)弧長變短時，調(diào)整波控參數(shù)，平均電流也隨之增大，實現(xiàn)對弧長的自動調(diào)節(jié)。無論是壓頻轉(zhuǎn)換方法還是波形控制法在宏觀上都是采用等速送絲配合平特性電源，利用電源為恒壓特性時電弧具有的自身調(diào)節(jié)作用，達到控制弧長穩(wěn)定的效果。如果弧長偏離穩(wěn)定工作點，焊接電流會相應(yīng)的調(diào)整，焊絲的熔化速度改變，使弧長恢復(fù)。傳統(tǒng)平特性電源的弧長調(diào)節(jié)過程依靠電弧總能量調(diào)節(jié)實現(xiàn)，不可避免的會產(chǎn)生能量的波動。

發(fā)明內(nèi)容
為了保證在電源對母材的熱輸入基本保持不變的前提下控制弧長，避免母材能量的輸入出現(xiàn)較大的波動，本發(fā)明提出了一種熔化極氣體保護焊方法及系統(tǒng)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種熔化極氣體保護焊方法,采用等速送絲,其送絲速度范圍為I. 5m/min-18m/min，焊接電源輸出脈沖電流，其中脈沖電流的平均值在焊接開始前根據(jù)送絲速度預(yù)先設(shè)定并在焊接過程中保持不變(參見表1，表中未列的送絲速度由插值法確定其焊接電流)，脈沖電流平均值范圍為80A-350A，頻率范圍為500Hz-15KHz ;在焊接前給定電弧電壓Ug，焊接過程中實時采樣電弧電壓的反饋值Uf，令A(yù)I=|k (Uf-Ug) |，其中Λ I為調(diào)整電流，k為比例系數(shù)，取值在10-100之間；當(dāng)電弧電壓反饋值Uf增大時，脈沖電流峰值Ip減去Λ I，基值電流Ib加上△ I，即在保持電流平均值不變的條件下，調(diào)節(jié)脈沖電流的峰峰值，減小其有效值，從而減小焊絲的熔化速度，實現(xiàn)電弧電壓的穩(wěn)定；當(dāng)電弧電壓反饋值Uf減小時，脈沖電流Ip加上Λ I，基值電流Ib減去Λ I，增大焊絲的熔化速度，實現(xiàn)電弧電壓的穩(wěn)定。表I送絲速度與焊接電流關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種熔化極氣體保護焊方法，其特征在于采用等速送絲，其送絲速度范圍為1.5m/min-18m/min,焊接電源輸出脈沖電流,其中脈沖電流的平均值在焊接開始前根據(jù)送絲速度預(yù)先設(shè)定并在焊接過程中保持不變，脈沖電流平均值范圍為80A-350A，頻率范圍為500Hz-15KHz ;在焊接前給定電弧電壓Ug，焊接過程中實時采樣電弧電壓的反饋值Uf，令A(yù)I=Ik (Uf-Ug) I，其中Λ I為調(diào)整電流，k為比例系數(shù)，取值在10-100之間；當(dāng)電弧電壓反饋值Uf增大時，脈沖電流峰值Ip減去Λ I，基值電流Ib加上Λ I，即在保持電流平均值不變的條件下，調(diào)節(jié)脈沖電流的峰峰值，減小其有效值，從而減小焊絲的熔化速度，實現(xiàn)電弧電壓的穩(wěn)定；當(dāng)電弧電壓反饋值Uf減小時，脈沖電流Ip加上△〗，基值電流Ib減去Λ I，增大焊絲的熔化速度，實現(xiàn)電弧電壓的穩(wěn)定。
2.用于權(quán)利要求I所述的一種熔化極氣體保護焊方法的氣體保護焊系統(tǒng)，其特征在于主電路包括并聯(lián)的BUCK電路A和BUCK電路B，所述的BUCK電路A和BUCK電路B共地，開關(guān)管Q3的漏極與源極接在BUCK電路B的輸出端，二極管D3的陰極接在BUCK電路A輸出端的正極，二極管D3的陽極接在BUCK電路B輸出端的正極，用于焊接的工件接在BUCK電路A的正極與地之間；BUCK電路A包括開關(guān)管Q1、電感LI、二極管Dl ；BUCK電路B包括開關(guān)管Q2、電感L2、二極管D2 ；BUCK電路B輸出端的正極后面連接二極管D4的陽極，其陰極與地之間接有電容Cl ;所述的電容Cl的容值為47 μ F到220 μ F之間且在電容Cl兩端預(yù)施加有一電壓值；所述的電感LI、L2的電感值為20μΗ到100 μ H之間；BUCK電路A、BUCK電路B各為一個恒流源，控制開關(guān)管Q3導(dǎo)通，系統(tǒng)輸出脈沖電流的基值，加在焊絲和工件上；控制開關(guān)管Q3關(guān)斷，兩個回路的電流相互疊加，系統(tǒng)輸出脈沖電流峰值，加在焊絲和工件上；通過兩回路導(dǎo)通形式的切換實現(xiàn)電流的高頻調(diào)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熔化極氣體保護焊系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)開關(guān)管Q3處于關(guān)斷狀態(tài)時，Q3漏源兩端電壓大于電容的預(yù)施加電壓，則二極管導(dǎo)通，對電容充電，避免因漏源電壓過大而使開關(guān)管擊穿的現(xiàn)象發(fā)生。
全文摘要
一種熔化極氣體保護焊方法及系統(tǒng)，屬于熔化極氣體保護焊控制領(lǐng)域。采用等速送絲，其送絲速度范圍為1.5m/min-18m/min，焊接電源輸出脈沖電流，其中脈沖電流的平均值在焊接開始前根據(jù)送絲速度預(yù)先設(shè)定并在焊接過程中保持不變；在焊接前給定電弧電壓Ug，焊接過程中實時采樣電弧電壓的反饋值Uf，令ΔI=|k(Uf-Ug)|，其中ΔI為調(diào)整電流，k為比例系數(shù)，取值在10-100之間；當(dāng)電弧電壓反饋值Uf增大時，脈沖電流峰值Ip減去ΔI，基值電流Ib加上ΔI，以維持電弧電壓的穩(wěn)定；當(dāng)電弧電壓反饋值Uf減小時，調(diào)節(jié)過程相反。本發(fā)明通過高頻的脈沖電流，使電流的平均值與有效值之間出現(xiàn)顯著差異，從而在使母材熱輸入基本不變的前提下，改變焊絲的受熱，調(diào)整焊絲的熔化速度，實現(xiàn)弧長的調(diào)節(jié)。
文檔編號B23K9/10GK102873435SQ20121036229
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者黃鵬飛, 盧振洋, 張永剛, 白韶軍 申請人:北京工業(yè)大學(xué)