專利名稱：弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法、控制電路及焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種弧壓跟蹤脈沖埋弧焊，屬于埋弧焊焊接設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，埋弧焊在工業(yè)加工、船舶制造、冶金化工等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣，焊接要求也越來(lái)越高。但是傳統(tǒng)的埋弧焊電源開關(guān)損耗較大，動(dòng)態(tài)、靜特性較差，容易受到外部環(huán)境的電磁干擾，穩(wěn)定性不好，難以滿足焊接行業(yè)發(fā)展的需求。埋弧焊時(shí)往往采用大的焊接工藝參數(shù)，使焊接熱輸入增大，造成焊接接頭的金相組織粗大，焊縫金屬的沖擊韌性欠佳，從而導(dǎo)致焊接接頭力學(xué)性能下降。因此，質(zhì)量與效率的矛盾成為急待解決的問題。脈沖控制技術(shù)在TIG焊接和MIG焊接得到廣泛的應(yīng)用，與無(wú)脈沖電流的焊接方法相比，在相同焊接熱輸入條件下，具有脈沖電流的焊接方法對(duì)焊縫金屬組織有一定的改善， 焊縫金屬的力學(xué)性能有所提高；脈沖電流的周期性變化，使熔池受到有規(guī)律的攪拌和振蕩，從而細(xì)化了晶粒，提高了焊縫金屬的力學(xué)性能；脈沖電弧力對(duì)熔池的沖擊、振蕩、攪拌作用，可使熔深增加、熔池體積增大、熔合比增大?，F(xiàn)有技術(shù)中的缺陷主要有以下方面
(一)、焊接生產(chǎn)中主要通過提高焊接速度或者提高熔敷效率來(lái)追求高效率。在埋弧焊接工藝中，為滿足熔深要求一般在提高焊接速度的同時(shí)增大焊接電流，但是電流的增大會(huì)引起電弧力的明顯增大。這種情況下容易出現(xiàn)的問題主要有⑴咬邊；(2)“駝峰”焊道；⑶焊道不光澤，易形成焊瘤；⑷焊接接頭的HAZ晶粒長(zhǎng)大，低溫韌性難以保證。(二)、現(xiàn)有的技術(shù)有使用電磁振蕩的方法使晶粒細(xì)化，在埋弧焊機(jī)的機(jī)頭部位安裝一個(gè)電磁振蕩器，通過控制電磁振蕩器的參數(shù)，使焊接接頭、熔池受到可控的電磁振蕩，達(dá)到細(xì)化晶粒、提供焊接接頭力學(xué)性能的目的。但這種方法缺點(diǎn)是安裝空間狹小，工作條件惡劣，操作復(fù)雜，不容易掌控，并且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法。本發(fā)明還提供了一種運(yùn)用弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法的控制電路。本發(fā)明還提供了一種使用弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制電路的焊機(jī)。本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為，提供了一種弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法，所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法采用弧壓跟蹤方式采樣輸出電壓，根據(jù)弧壓的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖電流的控制。在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法包括步驟
A:對(duì)輸出脈沖電流疊加的基準(zhǔn)電壓信號(hào)與輸出的弧壓信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出一個(gè)高低變化的第一脈沖信號(hào)；B:對(duì)所述第一脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，輸出一個(gè)可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的第二脈沖信號(hào)；
C:使第二脈沖信號(hào)進(jìn)入逆變器并與逆變器的焊接電流控制部分連接，實(shí)現(xiàn)焊接電流的脈沖式輸出，使脈沖電流的頻率，峰值、基值可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，脈沖電流的占空比通過調(diào)節(jié)送絲速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法具體包括步驟 All:通過電壓給定單元輸出脈沖電流疊加的基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)單元；
A12 :通過弧壓跟蹤單元采樣焊機(jī)輸出的弧壓信號(hào)也進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)單元，基準(zhǔn)電壓信號(hào)和弧壓信號(hào)經(jīng)過頻率調(diào)節(jié)單元進(jìn)行比較；
A13:當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，頻率調(diào)節(jié)單元輸出高電平；當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，頻率調(diào)節(jié)單元輸出低電平，當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓在高低變化時(shí)，頻率調(diào)節(jié)單元輸出一個(gè)高低變化的第一脈沖信號(hào)，第一脈沖信號(hào)的頻率可以通過頻率調(diào)節(jié)單元進(jìn)行調(diào)節(jié)；
B2:頻率調(diào)節(jié)單元輸出的第一脈沖信號(hào)進(jìn)入峰值基值調(diào)節(jié)單元，通過峰值基值調(diào)節(jié)單元中峰值電流調(diào)節(jié)電位器和基值電流調(diào)節(jié)電位器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，輸出一個(gè)峰值5V-10V、基值1V-5V可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的第二脈沖信號(hào)；
Cl :峰值基值調(diào)節(jié)單元輸出的第二脈沖信號(hào)進(jìn)入逆變器，與逆變器的焊接電流控制部分連接，實(shí)現(xiàn)焊接電流的脈沖式輸出，脈沖電流的頻率，峰值、基值單獨(dú)調(diào)節(jié)，脈沖電流的占空比通過調(diào)節(jié)埋弧焊小車的送絲速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明還提供了一種運(yùn)用上述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法的控制電路，所述控制電路包括電壓給定單元、頻率調(diào)節(jié)單元、弧壓跟蹤單元、峰值基值調(diào)節(jié)單元和逆變器單元，其中，所述電壓給定單元和所述弧壓跟蹤單元分別與所述頻率調(diào)節(jié)單元連接，所述頻率調(diào)節(jié)單元與所述峰值基值調(diào)節(jié)單元和所述逆變器單元依次連接。在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中所述電壓給定單元為電壓給定電路，包括電位器RT1、電容C2和運(yùn)放U1A，當(dāng)焊機(jī)輸出電纜較長(zhǎng)，電纜上壓降較大時(shí)，調(diào)節(jié)所述電位器RTl改變基準(zhǔn)電壓信號(hào)，使電流脈沖提前疊加。在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中所述頻率調(diào)節(jié)單元為頻率調(diào)節(jié)電路，包括電阻R1、R3、電位器RT2、運(yùn)放U1C、電容C2和二極管Dl。在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中所述弧壓跟蹤單元為弧壓跟蹤電路，包括電阻R2、R9、R10、R11，電容C4、C5、運(yùn)放U2、運(yùn)放U1B、光耦U3、電位器RT5、發(fā)光管LED1，所述弧壓跟蹤電路采樣焊接輸出的弧壓信號(hào)，通過所述光耦U3進(jìn)行信號(hào)隔離。在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中所述峰值基值調(diào)節(jié)單元為峰值基值調(diào)節(jié)電路，包括電位器RT3、RT4、電阻R4、R5、R7、R8、R12，二極管D2、D3和運(yùn)放U1D，調(diào)節(jié)所述電位器RT3調(diào)節(jié)脈沖的基值電流，調(diào)節(jié)所述電位器RT4調(diào)節(jié)脈沖的峰值電流，所述電位器RT3和RT4對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，輸出一個(gè)峰值5V-10V、基值1V-5V，可單獨(dú)調(diào)節(jié)的脈沖信號(hào)。本發(fā)明還提供了一種焊機(jī)，所述焊機(jī)包括弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制電路，所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制電路進(jìn)一步包括電壓給定單元、頻率調(diào)節(jié)單元、弧壓跟蹤單元、峰值基值調(diào)節(jié)單元和逆變器單元，其中，所述電壓給定單元和所述弧壓跟蹤單元分別與所述頻率調(diào)節(jié)單元連接，所述頻率調(diào)節(jié)單元與所述峰值基值調(diào)節(jié)單元和所述逆變器單元依次連接。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于一、采用本發(fā)明技術(shù)方案后，可以有效控制熱輸入量，在總的平均焊接電流在較低的水平情況下提高熔深，可有效的消除第一道焊縫焊接時(shí)根部熔合不良等常見缺陷，提高焊縫質(zhì)量和焊接效率。二、本發(fā)明使用較小的焊接坡口或不開破口，減少了結(jié)構(gòu)所需的熔敷量的同時(shí)很好的改善了焊接溫度場(chǎng)和電弧力的分布，大幅提高了焊接速度，明顯改善了焊縫成形.有效地提高了電弧的熱效率，在相同熔敷速度的前提下有效減小了熱輸入，可以在滿足焊接質(zhì)量要求的前提下提高焊接速度。三、本發(fā)明埋弧焊電源輸出電流呈脈沖式輸出，實(shí)現(xiàn)脈沖埋弧焊。其特征在于脈沖電流參數(shù)(峰值電流、基值電流、脈沖頻率、占空比)可分別調(diào)節(jié)，可以得到所需要的波形并有效的控制了輸入熱量，改善了焊縫及熱影響區(qū)的受熱情況。由于脈沖焊接電流能直接產(chǎn)生電磁振蕩，增強(qiáng)了對(duì)熔池的攪拌作用，取得了細(xì)化晶粒的效果，使得焊接接頭的綜合力學(xué)性能(特別是沖擊韌性)得以提高。四、本發(fā)明控制電路簡(jiǎn)單，實(shí)施成本較低，制造工藝簡(jiǎn)單，性能可靠，不妨礙常規(guī)焊 接操作，符合低成本、自動(dòng)化的原則。五、本發(fā)明經(jīng)試焊，驗(yàn)證了該系統(tǒng)具有良好的外特性輸出和美觀的焊縫成型，調(diào)試改變輸出脈沖電流的頻率、占空比以及調(diào)整直流的峰值和基值，可以在相當(dāng)大的范圍內(nèi)控制熔敷速度和熔透深度，提高了焊接速度和焊接效率，細(xì)化晶粒，改善焊縫質(zhì)量。本發(fā)明在工作時(shí)，輸出焊接電流是一個(gè)脈沖電流，起到增大熔深的總用，特別適合要求熔深大，實(shí)際電流較小的場(chǎng)合。


圖I.本發(fā)明弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制電路模塊結(jié)構(gòu)圖。圖2.本發(fā)明中的電壓給定電路部分原理圖。圖3.本發(fā)明中的頻率調(diào)節(jié)電路部分原理圖。圖4.本發(fā)明中的弧壓跟蹤電路部分原理圖。圖5.本發(fā)明中的峰值基值調(diào)節(jié)電路部分原理圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明
首先確定本發(fā)明涉及一種弧壓跟蹤脈沖埋弧焊，屬于埋弧焊焊接設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法，所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法采用弧壓跟蹤方式采樣輸出電壓，根據(jù)弧壓的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖電流的控制。在本發(fā)明的技術(shù)方案中所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法包括步驟:A:對(duì)輸出脈沖電流疊加的基準(zhǔn)電壓信號(hào)與輸出的弧壓信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出一個(gè)高低變化的第一脈沖信號(hào)對(duì)所述第一脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，輸出一個(gè)可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的第二脈沖信號(hào)；C:使第二脈沖信號(hào)進(jìn)入逆變器并與逆變器的焊接電流控制部分連接，實(shí)現(xiàn)焊接電流的脈沖式輸出，使脈沖電流的頻率，峰值、基值可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，脈沖電流的占空比通過調(diào)節(jié)送絲速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法具體包括步驟All:通過電壓給定單元101輸出脈沖電流疊加的基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)單元
102 ；
A12 :通過弧壓跟蹤單元103采樣焊機(jī)輸出的弧壓信號(hào)也進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)單元102，基準(zhǔn)電壓信號(hào)和弧壓信號(hào)經(jīng)過頻率調(diào)節(jié)單元102進(jìn)行比較；
A13:當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，頻率調(diào)節(jié)單元102輸出高電平；當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，頻率調(diào)節(jié)單元102輸出低電平，當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓在高低變化時(shí)，頻率調(diào)節(jié)單元102輸出一個(gè)高低變化的第一脈沖信號(hào)，第一脈沖信號(hào)的頻率可以通過頻率調(diào)節(jié)單元102進(jìn)行調(diào)節(jié)；
B2:頻率調(diào)節(jié)單元102輸出的第一脈沖信號(hào)進(jìn)入峰值基值調(diào)節(jié)單元104，通過峰值基 值調(diào)節(jié)單元104中峰值電流調(diào)節(jié)電位器和基值電流調(diào)節(jié)電位器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，輸出一個(gè)峰值5V-10V、基值1V-5V可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的第二脈沖信號(hào)；
Cl :峰值基值調(diào)節(jié)單元104輸出的第二脈沖信號(hào)進(jìn)入逆變器單元105，與逆變器的焊接電流控制部分連接，實(shí)現(xiàn)焊接電流的脈沖式輸出，脈沖電流的頻率，峰值、基值單獨(dú)調(diào)節(jié)，脈沖電流的占空比通過調(diào)節(jié)埋弧焊小車的送絲速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。以下請(qǐng)參閱圖I本發(fā)明弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制電路模塊結(jié)構(gòu)圖。如圖中所示，電壓給定單元101輸出脈沖電流疊加的基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)單元102，弧壓跟蹤單元103采樣焊機(jī)輸出的弧壓信號(hào)也進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)單元102，基準(zhǔn)電壓信號(hào)和弧壓信號(hào)經(jīng)過頻率調(diào)節(jié)單元102進(jìn)行比較，當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，頻率調(diào)節(jié)單元102輸出高電平；當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，頻率調(diào)節(jié)單元102輸出低電平；這樣，當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓在高低變化時(shí)，頻率調(diào)節(jié)單元102就可以輸出一個(gè)高低變化的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的頻率可以通過頻率調(diào)節(jié)單元102進(jìn)行調(diào)節(jié)；
頻率調(diào)節(jié)單元102輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)入峰值基值調(diào)節(jié)單元104，通過峰值基值調(diào)節(jié)單元104中峰值電流調(diào)節(jié)電位器和基值電流調(diào)節(jié)電位器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，輸出一個(gè)峰值5V-10V、基值1V-5V可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的脈沖信號(hào)；
峰值基值調(diào)節(jié)單元104輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)入逆變器單元105 (逆變器)，與逆變器的焊接電流控制部分連接，實(shí)現(xiàn)焊接電流的脈沖式輸出，脈沖電流的頻率，峰值、基值可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，脈沖電流的占空比可以通過調(diào)節(jié)埋弧焊小車的送絲速度進(jìn)行調(diào)節(jié)?？傊?，這種弧壓跟蹤脈沖埋弧焊可以輸出一個(gè)頻率，峰值、基值和占空比都可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的脈沖電流。在本發(fā)明技術(shù)方案中，所述電壓給定單元101為電壓給定電路、所述頻率調(diào)節(jié)單元102為頻率調(diào)節(jié)電路、所述弧壓跟蹤單元103為弧壓跟蹤電路、所述峰值基值調(diào)節(jié)單元104為峰值基值調(diào)節(jié)電路。本發(fā)明中，所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制電路原理圖可以參閱圖2至圖5，將圖2至圖5連接起來(lái)再加以逆變器即組成本發(fā)明中所述的弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制電路原理圖。以下結(jié)合圖2至圖5說(shuō)明本發(fā)明的工作原理。如圖中所示，開機(jī)后，電壓給定電路輸出脈沖電流疊加的基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)電路，電壓給定電路包括電位器RTl、電容C2和運(yùn)放U1A，電位器RTl由+15V電源供電，電位器RTl、電容Cl和U1A-3三者相連接，運(yùn)放UlA為單電源供電，U1A-4與+15V電源、電容C2相連接，U1A-2與UlA-I相連接構(gòu)成電壓跟隨器；電位器RTl輸出一個(gè)可調(diào)的電壓信號(hào)，經(jīng)過電容Cl進(jìn)入運(yùn)放U1A-3，運(yùn)放UlA-I輸出電壓信號(hào)進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)電路；當(dāng)焊機(jī)輸出電纜較長(zhǎng)，電纜上壓降較大時(shí)，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)RTl改變基準(zhǔn)電壓信號(hào)，使得電流脈沖提前疊加，焊接更穩(wěn)定。弧壓跟蹤電路包括電阻R2、R9 Rl I，電容C4、C5、運(yùn)放U2、運(yùn)放UlB、光耦U3、電位器RT5、發(fā)光管LED1，當(dāng)焊機(jī)工作時(shí)，弧壓跟蹤電路采樣焊接輸出的弧壓信號(hào)，通過光耦U3進(jìn)行信號(hào)隔離后進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)電路；電阻R9、電容C4和運(yùn)放U2-3相連接，弧壓信號(hào)經(jīng)過電阻R9、電容C4進(jìn)入運(yùn)放U2-3 ;運(yùn)放U2-6與電容C5、光耦U3-2相連接，弧壓信號(hào)進(jìn)入光耦，運(yùn)放U2-4、U2-2、電位器RT5、電阻1 11、光耦仍-3、U3-4相連接構(gòu)成電壓反饋環(huán)路，調(diào)整弧壓信號(hào)的精度，弧壓信號(hào)進(jìn)入光耦U3進(jìn)行信號(hào)隔離，光耦U3-5輸出經(jīng)過隔離的弧壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過電阻R2進(jìn)入電壓跟隨器U1B，光耦U3-5、電阻R2、運(yùn)放U1B-5相連接，電壓跟隨器U1B-7輸出經(jīng)過處理的弧壓信號(hào)通過電阻R3進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)電路。頻率調(diào)節(jié)電路包括電阻Rl、R3、電位器RT2、運(yùn)放U1C、電容C2和二極管Dl ;電阻R1、電位器RT2和U1C-10三者相連接，電位器RT2 —端與二極管Dl負(fù)端相連接，二極管Dl正端與U1C-8相連，電阻R3、C2和U1C-9三者相連接；基準(zhǔn)電壓信號(hào)經(jīng)過電阻Rl進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)電路，弧壓信號(hào)經(jīng)過電阻R3進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)電路，基準(zhǔn)電壓信號(hào)和弧壓信號(hào)經(jīng)過頻率調(diào)節(jié)電路進(jìn)行比較，當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，頻率調(diào)節(jié)電路輸出高電平；當(dāng)焊機(jī)輸 出的弧壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，頻率調(diào)節(jié)電路輸出低電平；這樣，當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓在高低變化時(shí)，頻率調(diào)節(jié)電路就可以輸出一個(gè)高低變化的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的頻率可以通過電位器RT2進(jìn)行調(diào)節(jié)。頻率調(diào)節(jié)電路輸出的脈沖信號(hào)通過電阻R4進(jìn)入峰值基值調(diào)節(jié)電路，峰值基值調(diào)節(jié)電路包括電位器RT3、RT4、電阻R4、R5、R7、R8、R12，二極管D2、穩(wěn)壓管D3，運(yùn)放U1D。電阻R4與電阻R5、電容C3、電位器RT4、U1D-12相連接，電阻R5的另一端和電容C3另一端相連后與電源地相連，電位器RT4另一端與穩(wěn)壓管D3相連接，運(yùn)放U1D-14輸出脈沖信號(hào)通過二極管D2和電阻R7進(jìn)入逆變器，電阻R7和電阻R8相連接，電流反饋信號(hào)經(jīng)過電阻R8進(jìn)入逆變器；調(diào)節(jié)電位器RT3可以調(diào)節(jié)脈沖的基值電流，調(diào)節(jié)電位器RT4可以調(diào)節(jié)脈沖的峰值電流，通過電位器RT3和RT4對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，輸出一個(gè)峰值5V-10V、基值1V-5V可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的脈沖信號(hào)。峰值基值調(diào)節(jié)電路輸出的脈沖信號(hào)和電流反饋信號(hào)同時(shí)進(jìn)入逆變器，與逆變器的焊接電流控制部分連接，實(shí)現(xiàn)焊接電流的脈沖式輸出，脈沖電流的頻率，峰值、基值可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，脈沖電流的占空比可以通過調(diào)節(jié)埋弧焊小車的送絲速度進(jìn)行調(diào)節(jié)?？傊?，這種弧壓跟蹤脈沖埋弧焊可以輸出一個(gè)頻率，峰值、基值和占空比都可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的脈沖電流。本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種全新的脈沖埋弧焊一弧壓跟蹤脈沖埋弧焊。埋弧焊機(jī)在工作時(shí)，通過采樣輸出的弧壓控制脈沖電流的輸出，實(shí)現(xiàn)脈沖電流隨弧壓變化而變化，達(dá)到跟蹤弧壓的目的，這樣可以有效控制熱輸入量，在總的平均焊接電流在較低的水平情況下提高熔深，可有效的消除第一道焊縫焊接時(shí)根部熔合不良等常見缺陷，提高焊縫質(zhì)量和焊接效率；
本發(fā)明在使用較小的焊接坡口或不開破口，減少了結(jié)構(gòu)所需的熔敷量的同時(shí)很好的改善了焊接溫度場(chǎng)和電弧力的分布，大幅提高了焊接速度，明顯改善了焊縫成形.有效地提高了電弧的熱效率，在相同熔敷速度的前提下有效減小了熱輸入，可以在滿足焊接質(zhì)量要求的如提下提1 焊接速度。本發(fā)明埋弧焊電源輸出電流呈脈沖式輸出，實(shí)現(xiàn)脈沖埋弧焊。其特征在于脈沖電流參數(shù)(峰值電流、基值電流、脈沖頻率、占空比)可分別調(diào)節(jié)，可以得到所需要的波形并有效的控制了輸入熱量，改善了焊縫及熱影響區(qū)的受熱情況。由于脈沖焊接電流能直接產(chǎn)生電磁振蕩，增強(qiáng)了對(duì)熔池的攪拌作用，取得了細(xì)化晶粒的效果，使得焊接接頭的綜合力學(xué)性能(特別是沖擊韌性)得以提高。本發(fā)明控制電路簡(jiǎn)單，實(shí)施成本較低，制造工藝簡(jiǎn)單，性能可靠，不妨礙常規(guī)焊接操作，符合低成本、自動(dòng)化的原則。經(jīng)試焊，驗(yàn)證了本發(fā)明具有良好的外特性輸出和美觀的焊縫成型，調(diào)試改變輸出脈沖電流的頻率、占空比以及調(diào)整直流的峰值和基值，可以在相當(dāng)大的范圍內(nèi)控制熔敷速度和熔透深度，提高了焊接速度和焊接效率，細(xì)化晶粒，改善焊縫質(zhì)量。采用本發(fā)明技術(shù)方案后，焊機(jī)在工作時(shí)，輸出焊接電流是一個(gè)脈沖電流，起到增大熔深的總用，特別適合要求熔深大，實(shí)際電流較小的場(chǎng)合； 在本發(fā)明技術(shù)方案中，設(shè)計(jì)的弧壓跟蹤脈沖埋弧焊輸出的脈沖電流參數(shù)是基值電流為300A 600A，峰值電流為1000A 1500A，占空比為20% 50%，脈沖頻率為15 Hz 200Hz，焊接速度為 500 m/min 1200m/min。本發(fā)明設(shè)計(jì)的弧壓跟蹤脈沖控制電路可以用于逆變直流埋弧焊焊機(jī)，也可以用于逆變直流氬弧焊機(jī)、逆變直流C02氣體保護(hù)焊機(jī)、逆變直流空氣等離子切割機(jī)及其它焊割設(shè)備。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法，其特征在于所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法采用弧壓跟蹤方式采樣輸出電壓，根據(jù)弧壓的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖電流的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法，其特征在于所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法包括步驟 A:對(duì)輸出脈沖電流疊加的基準(zhǔn)電壓信號(hào)與輸出的弧壓信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出ー個(gè)高低變化的第一脈沖信號(hào)； B:對(duì)所述第一脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，輸出ー個(gè)可以単獨(dú)調(diào)節(jié)的第二脈沖信號(hào)； C:使第二脈沖信號(hào)進(jìn)入逆變器并與逆變器的焊接電流控制部分連接，實(shí)現(xiàn)焊接電流的脈沖式輸出，使脈沖電流的頻率，峰值、基值可以単獨(dú)調(diào)節(jié)，脈沖電流的占空比通過調(diào)節(jié)送絲速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法，其特征在于所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法具體包括步驟 All:通過電壓給定單元(101)輸出脈沖電流疊加的基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)單元(102)； A12 :通過弧壓跟蹤單元(103)采樣焊機(jī)輸出的弧壓信號(hào)也進(jìn)入頻率調(diào)節(jié)單元(102)，基準(zhǔn)電壓信號(hào)和弧壓信號(hào)經(jīng)過頻率調(diào)節(jié)單元(102)進(jìn)行比較； A13:當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，頻率調(diào)節(jié)單元(102)輸出高電平；當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，頻率調(diào)節(jié)單元(102)輸出低電平，當(dāng)焊機(jī)輸出的弧壓在高低變化時(shí)，頻率調(diào)節(jié)單元(102)輸出ー個(gè)高低變化的第一脈沖信號(hào)，第一脈沖信號(hào)的頻率可以通過頻率調(diào)節(jié)單元(102)進(jìn)行調(diào)節(jié)； B2:頻率調(diào)節(jié)單元(102)輸出的第一脈沖信號(hào)進(jìn)入峰值基值調(diào)節(jié)單元(104)，通過峰值基值調(diào)節(jié)單元(104)中峰值電流調(diào)節(jié)電位器和基值電流調(diào)節(jié)電位器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，輸出ー個(gè)峰值5V-10V、基值1V-5V可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的第二脈沖信號(hào)； Cl :峰值基值調(diào)節(jié)單元(104)輸出的第二脈沖信號(hào)進(jìn)入逆變器，與逆變器的焊接電流控制部分連接，實(shí)現(xiàn)焊接電流的脈沖式輸出，脈沖電流的頻率，峰值、基值單獨(dú)調(diào)節(jié)，脈沖電流的占空比通過調(diào)節(jié)埋弧焊小車的送絲速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求I所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法的控制電路，其特征在于所述控制電路包括電壓給定單元(101)、頻率調(diào)節(jié)單元(102)、弧壓跟蹤単元(103)、峰值基值調(diào)節(jié)單元(104)和逆變器單元(105)，其中，所述電壓給定單元(101)和所述弧壓跟蹤單元(103)分別與所述頻率調(diào)節(jié)單元(102)連接，所述頻率調(diào)節(jié)單元(102)與所述峰值基值調(diào)節(jié)単元(104 )和所述逆變器単元(105 )依次連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述控制電路，其特征在于所述電壓給定單元(101)為電壓給定電路，包括電位器RTl、電容C2和運(yùn)放U1A，所述電位器RTl由+15V電源供電，電位器RTl、電容Cl和U1A-3三者相連接，運(yùn)放UlA為單電源供電，U1A-4與+15V電源、電容C2相連接，U1A-2與UlA-I相連接構(gòu)成電壓跟隨器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述控制電路，其特征在于所述頻率調(diào)節(jié)單元(102)為頻率調(diào)節(jié)電路，包括電阻Rl、R3、電位器RT2、運(yùn)放U1C、電容C2和ニ極管Dl。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述控制電路，其特征在于所述弧壓跟蹤單元(103)為弧壓跟蹤電路，包括電阻R2、R9、R10、R11，電容C4、C5、運(yùn)放U2、運(yùn)放UlB、光耦U3、電位器RT5、發(fā)光管LED1，所述弧壓跟蹤電路采樣焊接輸出的弧壓信號(hào)，通過所述光耦U3進(jìn)行信號(hào)隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述控制電路，其特征在于所述峰值基值調(diào)節(jié)単元(104)為峰值基值調(diào)節(jié)電路，包括電位器RT3、RT4、電阻R4、R5、R7、R8、R12，ニ極管D2、D3和運(yùn)放U1D，調(diào)節(jié)所述電位器RT3調(diào)節(jié)脈沖的基值電流，調(diào)節(jié)所述電位器RT4調(diào)節(jié)脈沖的峰值電流，所述電位器RT3和RT4對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，輸出ー個(gè)峰值5V-10V、基值1V-5V，可單獨(dú)調(diào)節(jié)的脈沖信號(hào)。
9.一種安裝有如權(quán)利要求4所述控制電路的焊機(jī)，其特征在于所述焊機(jī)包括弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制電路，所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制電路進(jìn)一歩包括電壓給定單元(101)、頻率調(diào)節(jié)單元(102)、弧壓跟蹤単元(103)、峰值基值調(diào)節(jié)單元(104)和逆變器單元(105)，其中，所述電壓給定單元(101)和所述弧壓跟蹤單元(103)分別與所述頻率調(diào)節(jié)單元(102 )連接，所述頻率調(diào)節(jié)單元(102 )與所述峰值基值調(diào)節(jié)単元(104 )和所述逆變器単元(105)依次連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述焊機(jī)，其特征在于所述焊機(jī)中采用的基值電流為300A 600A，峰值電流為1000A 1500A，占空比為20% 50%，脈沖頻率為15 Hz 200Hz，焊接速度為 500 m/min 1200m/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法、控制電路及焊機(jī)。所述弧壓跟蹤脈沖埋弧焊控制方法采用弧壓跟蹤方式采樣輸出電壓，根據(jù)弧壓的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖電流的控制。所述控制電路包括電壓給定單元、頻率調(diào)節(jié)單元、弧壓跟蹤單元、峰值基值調(diào)節(jié)單元和逆變器單元，其中，所述電壓給定單元和所述弧壓跟蹤單元分別與所述頻率調(diào)節(jié)單元連接，所述頻率調(diào)節(jié)單元與所述峰值基值調(diào)節(jié)單元和所述逆變器單元依次連接。本發(fā)明可以有效控制熱輸入量，可有效的消除第一道焊縫焊接時(shí)根部熔合不良等常見缺陷，提高焊縫質(zhì)量和焊接效率，而且，控制電路簡(jiǎn)單，實(shí)施成本較低，制造工藝簡(jiǎn)單，性能可靠。
文檔編號(hào)B23K9/095GK102773588SQ20121027600
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月4日
發(fā)明者楊少軍, 王巍, 邱光, 郭陽(yáng) 申請(qǐng)人:深圳市瑞凌實(shí)業(yè)股份有限公司