本发明专利技术涉及一种通用CO2焊机降低焊接过程飞溅量的控制系统和控制
方法。降低CO2焊机飞溅量的控制系统包括：整流器(ZD)、逆变器
(INV)、整流器、直流电抗器(L)以及焊丝(1)、工件；输出电压检测电
路(VF)的输出端连接短路电压检测电路(VD)和平均电压计算电路
(VP)，短路电压检测电路(VD)和平均电压计算电路(VP)的信号输出端
接PIC；在焊接回路的正或负输出端设有焊接电流检测电路(CT)，焊接电流
检测电路(CT)的输出端连接平均电流计算电路(IP)和峰值电流检测电路
(IF)；工作条件设定电路(TS)、送丝速度设定电路(IS)、输出电压设定
电路(VS)和波形参数设定电路(BS)的信号输出端连接PIC，接受用户的输
入信息。该系统可控制焊接过程飞溅量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通用co2焊机降低焊接过程飞溅量的控制控制系统和控制方法，尤其涉及以IGBT为功率换流器件的逆变式C02焊机的低飞溅控制方法，属于在造船、汽车、油气管道等重要金属结构制造等行业可以直接应用的领域。
技术介绍
迄今为止，国内外传统C02焊机降低焊接过程飞溅量和提高焊缝成形质量的控制方法，均立足于熔滴短路过渡的前期电爆炸理论及后期气动冲击理论，以及短路能量(电阻热)和燃弧能量(电弧热)的合理分配。基于此，除了通用C02焊机(包括国内大部分市售的NBC抽头式C02焊机、晶闸管C02焊机和部分逆变式C02焊机)采用优化输出电感设计法降低飞溅量之外，大量国外进口的高端低飞賊C02焊机采用的控制方法还有以下几种1 、电子电抗器调节动特性控制法，如日本;^下公司的YD—500EA型C02焊机，美国米勒公司的X—304型焊机等。2、 表面张力过渡控制法，如美国林肯公司的STT—II型C02焊机。3、 SVF控制法(五段波形控制法)，如日本松下350/500ER型C02焊机。4、 脉动送丝短路过渡控制法，如福尼斯7〉司TPS—5000型CCb焊机。5 、国内某些大学及研究所也有诸多基于上述两种低飞'减理论的低飞賊控制方法研究报导，但大多数无产品问世。以上诸多低飞溅控制技术及其焊机，虽然有效地降低了飞'践，改善了焊缝成型质量，但是同时使控制电路变得极为复杂，调试困难，因而市售价太高，同时采用这些控制方法的焊机参数范围较窄，不能适应大电流高速焊接的要求。在没有任何反馈控制的情况下，短路过程的电流是以指数形式上升和下降的，由于电流上升速度不可控和短路电流峰值太高导致飞溅量大。因此，需要有一种能够使熔滴柔顺过渡的控制系统和控制方法。
技术实现思路
5本专利技术的第一 目的是提供一种有效降低C02焊机飞溅量的控制系统。本专利技术的另 一 目的是提供一种降低C02焊机飞溅量的XM波形控制方法。 为实现上述第一目的，本专利技术提供如下技术方案降低C02焊机飞溅量的控制系统包括焊接回路和反馈控制回路。焊接回路 顺次包括连接三相工频交流网路电源的整流器ZD、滤波器、逆变器INV、 由二极管D1、 D2组成的整流器、直流电抗器L以及分别连接在正负极输出端 的焊丝1、工件2。焊丝1由送丝机3的送丝滚轮5通过焊枪4被送进。焊接 回路的正负极输出端之间设有输出电压检测电路VF,输出电压检测电路VF 的输出端分两路后，分别连接短路电压检测电路VD和平均电压计算电路 VP，短路电压检测电路VD和平均电压计算电路VP的信号输出端接PIC单片 机。在焊接回路的正或负输出端设有焊接电流检测电路CT，焊接电流检测电 路CT的输出端分两路，分别连接平均电流计算电路IP和峰值电流检测电路 IF,平均电流计算电路IP的信号输出端连接PIC单片机，峰值电流检测电路 IF的信号输出端分别连接PIC单片机和脉宽调制器PWM的控制开关PK。工 作条件设定电路TS、送丝速度设定电路IS、输出电压设定电路VS和波形参 数设定电路BS的信号输出端均连接PIC单片机。工作条件设定电路TS接受 用户对焊丝直径、保护气体种类、焊缝种类等参数的设定。送丝速度设定电路 IS接受用户对输送焊丝速度的设定。输出电压设定电路VS用于接受用户对焊 接回路输出电压的设定信息。波形参数设定电路BS用于接受用户对焊接回路 输出电流斜率和峰值的设定信息。PIC单片机的输出端分别连接燃弧电压控制 电路VG、波形控制电路BC和送丝系统控制电路IG。燃弧电压控制电路VG 的输出端连接脉宽调制器的控制开关PK的电压信号输入端。波形控制电路 BC的输出端连接脉宽调制器的控制开关PK的电流信号输入端。送丝系统控 制电路IG的输出端连接送丝机3，控制送丝速度。为实现上述第二目的，本专利技术提供如下技术方案降低C02焊机飞溅量的XM波形控制方法，其特征在于，三相工频交流网 路电源在整流器ZD中进行整流，经过滤波变成平滑的单相直流电压输入到逆 变器INV中，逆变器INV经由脉宽调制器PWM输出的脉宽调制信号pwm进 行逆变控制后，输出高频交流电到高频变压器T进行降压，之后经由整流器进 行全波整流，再经直流电抗器L滤波，正负极性分别接到输出端，负极性输出 端接工件，正极性输出端通过焊枪4接焊丝1，焊丝1与工件2之间发生燃 弧一熔滴短路过渡一重新燃弧的负载转换循环过程；燃弧过程中，输出电压检测电路VF检测焊接电压信号Vf,经平均电压计 算电路VP对检测信号进行平均化，输出平均电压信号Vp，进入PIC;焊接电 压设定电路VS的给定电压信号Vs进入PIC同输出平均电压信号Vp进行比较 和运算，再由燃弧电压控制电路VG对燃弧后期基值电压w进行控制；保持m 稳定在设定值上，短路电压检测短路VD监视熔滴短路是否出现。焊接电流检测电路CT检测焊接电流，算出其绝对值输出电流监测信号 Id,经过平均电流计算电路IP的运算处理输出平均电流信号Ip进入PIC和送 丝速度设定电路IS的输出检测信号Ig及工作条件设定电路TS的输出信号 Tg,三者在PIC中进行运算处理，通过送丝系统电路IG指令送丝机3维持给 定的等速度送进，保持燃弧时的静态焊接电流稳定在设定值14上；短路电压检测电路VD检测到电压值Vd小于设定值时视为熔滴与工件短 路，立即将此短路信号发送给PIC进行处理，PIC发出指令，通过波形控制电 路BC发出信号进入脉宽调制电路PWM,进行调制使逆变器INV停止工作， 焊接电源对负载没有输出，由于焊接回路中直流电感L中存储能量的回流仍有 一个小电流Is在维持；15维持0.3-0.6ms后PIC中的软件发出指令，通过短路波控制电路BC进入 PWM进行调制，重新启动逆变电路INV给负载供电；短路电流会迅速上升， 波形参数设定电路BS发出第一斜率电流SL1信号在PIC中通过软件发出指 令，通过波形控制电路BC调制第一斜率电流的pwm信号去控制逆变器 INV,使输出电流按~ t2阶段的电流波形上升，当峰值电流检测电路IF检测 到短路电流达到设定的峰值12时，峰值电流信号If在PIC中由软件发出指令切 换成第二斜率电流SL2信号，当峰值电流检测电路IF 4企测到第二斜率电流上 升至设定值Ii时，PIC中的软件指令经过路径波形控制电路BC—脉宽调控器 PWM—逆变器INV使输出电流保持恒定；此时熔滴液桥颈缩后会突然破断，短路过程结束，进入燃弧阶段，输出电 压检测电路VF检测到负载电压Vf大于设定值后，负载性质突变，由电阻负 载转为电弧负载，状态进入燃弧阶段T2，负载由短路液桥的线性电阻负载转换 成焊接电弧的非线性电阻负载后，负载电流会突然减小；为了使电弧引燃顺利和增加燃弧能量，在tj时刻由PIC中的软件指令通过 燃弧电压控制电路VG发出信号到脉宽调控器PWM调制逆变器INV为负载提 供一个峰值为13的脉冲电流，叠加在基值电流14上，在15时刻达到峰值13;t4 ~ t5阶段由波形参数设定电路BS发出的第三斜率电流信号SL3输入到 PIC，仍然通过燃弧电压控制电路VG—脉宽调制器PWM—逆变器INV控制 t5 ~ t6期间电弧电流按波形参数设定电路BS设定的斜率衰减直到电流14稳定下来。本专利采用数字控制技术以软件实现波形控制的方法，釆用新型内本文档来自技高网...
【技术保护点】
降低ＣＯ↓［２］焊机飞溅量的控制系统，其特征在于，包括焊接回路和反馈控制回路；焊接回路顺次包括：连接三相工频交流网路电源的整流器（ＺＤ）、逆变器（ＩＮＶ）、整流器、直流电抗器（Ｌ）以及分别连接在正负极输出端的焊丝（１）、工件（２）；焊丝（１）由送丝机（３）的送丝滚轮（５）通过焊枪（４）被送进；焊接回路的正负极输出端之间设有输出电压检测电路（ＶＦ），输出电压检测电路（ＶＦ）的输出端分两路后，分别连接短路电压检测电路（ＶＤ）和平均电压计算电路（ＶＰ），短路电压检测电路（ＶＤ）和平均电压计算电路（ＶＰ）的信号输出端接ＰＩＣ；在焊接回路的正或负输出端设有焊接电流检测电路（ＣＴ），焊接电流检测电路（ＣＴ）的输出端分两路，分别连接平均电流计算电路（ＩＰ）和峰值电流检测电路（ＩＦ），平均电流计算电路（ＩＰ）的信号输出端连接ＰＩＣ，峰值电流检测电路（ＩＦ）的信号输出端连接ＰＩＣ；工作条件设定电路（ＴＳ）、送丝速度设定电路（ＩＳ）、输出电压设定电路（ＶＳ）和波形参数设定电路（ＢＳ）的信号输出端均连接ＰＩＣ；工作条件设定电路（ＴＳ）接受用户对焊丝直径、保护气体种类、焊缝种类参数的设定；送丝速度设定电路（ＩＳ）接受用户对输送焊丝速度的设定；输出电压设定电路（ＶＳ）用于接受用户对焊接回路输出电压的设定信息；波形参数设定电路（ＢＳ）用于接受用户对焊接回路输出电流斜率和峰值的设定信息；ＰＩＣ的输出端分别连接燃弧电压控制电路（ＶＧ）、波形控制电路（ＢＣ）和送丝系统控制电路（ＩＧ）；燃弧电压控制电路（ＶＧ）的输出端连接脉宽调制器的控制开关（ＰＫ）的电压信号输入端；波形控制电路（ＢＣ）的输出端连接脉宽调制器的控制开关（ＰＫ）的电流信号输入端；送丝系统控制电路（ＩＧ）的输出端连接送丝机（３），控制送丝速度。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈小敏，张义，
申请(专利权)人：陈小敏，张义，
类型：发明
国别省市：44
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