一种基于多极尖角磁场的磁控电弧控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多极尖角磁场的磁控电弧控制方法及装置，该方法采用的装置包括用于生成尖角磁场的三对由两个电磁线圈组成的线圈组(1)

【技术实现步骤摘要】
一种基于多极尖角磁场的磁控电弧控制方法及装置


[0001]本专利技术属于磁控电弧焊接
，特别提供了一种基于多极尖角磁场的磁控电弧控制方法及装置。

技术介绍

[0002]磁控焊接技术是指在焊接过程中加入外加磁场，通过外加磁场产生的电磁力改变焊接电弧的形态、温度分布、熔池的状态以及结晶状态，使电弧能量更集中，从而改善焊缝成形。
[0003]经过各国学者多年的研究，发现不同的焊接情况需要加入不同类型的外加磁场改善，从而达到较好的焊接效果。目前，外加磁场主要分为外加横向磁场、外加纵向磁场以及外加尖角磁场三种。比如，外加横向磁场可抑制电弧偏吹和电弧拖尾的惯性力，避免熔池融合不充分和驼峰的现象；外加纵向磁场可以改善焊缝熔深和宽度，同时也能使焊缝组织晶粒细化，焊缝质量得到提升；外加尖角磁场可以通过改变磁场的电流大小来改变电弧的运动轨迹，使电弧从圆形变为椭圆形，并可以根据需求调整焊接方向，从而使穿透能力和熔覆效率都有所提高。通过国内外磁控技术的研究发现，影响焊接的重要因素是磁场形态，即磁极的分布，尖角磁场一般设计以焊枪为中心均匀分布，但效果有限，应用场所受限，难以实现现阶段焊接需求。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于多极尖角磁场的磁控电弧控制方法及装置，实现消除驼峰、咬边等缺陷的目的，提高焊接质量。
[0005]本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于多极尖角磁场的磁控电弧控制方法及装置，所述方法采用的装置包括沿焊枪中心均匀圆周分布的激励线圈(1)
‑
(6)，励磁电源(7)
‑
(12)，磁控电弧控制器(13)，该方法采用六个磁极极性相邻切换的激励线圈形成尖角磁场，通过调节激励线圈的位置和电流的大小来产生不规则分布的异形尖角磁场，并通过不规则异形尖角磁场来调整焊接电弧某些方位的拉伸和压缩效应，从而调控电弧焊缝的形状系数，进而调控焊缝成型和焊缝的质量；所述多极尖角磁场的磁控电弧控制方法具有两种工作模式：模式一为交变模式，模式二为非交变模式，具体如下：
[0007]工作模式一：激励线圈(1)
‑
(6)以磁性为N
‑
S
‑
N
‑
S
‑
N
‑
S分布，焊接方向沿着激励线圈(1)、(6)中点和激励线圈(3)、(4)中点的连线方向；以焊接电流正极性为例，该模式具体工作过程是：在0
‑
T/2时，激励线圈(1)
‑
(6)分别通入I1、
‑
I2、I3、
‑
I4、I5、
‑
I6的励磁电流(I1＝I2＝0A)，并且在焊接电弧工作区域形成磁极极性为N
‑
S
‑
N
‑
S
‑
N
‑
S的非轴对称分布的异形尖角磁场，激励线圈(3)与(4)和激励线圈(5)与(6)之间的磁场分布对焊接电弧起到拉伸效应，激励线圈(4)与(5)和激励线圈(3)与(6)之间的磁场分布对焊接电流起到压缩效应，此时的非轴对称分布的异形尖角磁场驱使焊接电弧分布及熔池流场分布更倾向于焊接方向
的右后方；在T/2
‑
T时，激励线圈(1)
‑
(6)分别通入I1、
‑
I2、I3、
‑
I4、I5、
‑
I6的励磁电流(I5＝I6＝0A)，并且在焊接电弧工作区域形成磁极极性为N
‑
S
‑
N
‑
S
‑
N
‑
S的非轴对称分布的异形尖角磁场，激励线圈(1)与(2)和激励线圈(3)与(4)之间的磁场分布对焊接电流起到拉伸效应，激励线圈(2)与(3)和激励线圈(1)与(4)之间磁场分布对焊接电流起到压缩效应，此时的非轴对称分布的异形尖角磁场驱使焊接电弧分布及熔池流场分布更倾向于焊接方向的左后方；以T为时间周期，励磁线圈(1)
‑
(6)按照上述方式进行交替变化，通过所述交替变化对焊接电弧产生周期性侧后方摆动，调控电弧对焊接熔池的搅拌作用和熔池的流场分布，进而调控焊缝成型和焊缝的质量；
[0008]工作模式二：激励线圈(1)
‑
(6)以磁极极性为N
‑
S
‑
N
‑
S
‑
N
‑
S方式分布，焊接方向沿着激励线圈(1)、(6)中点和激励线圈(3)、(4)中点的连线方向；以焊接电流正极性为例，该模式具体工作过程是：激励线圈(1)
‑
(6)分别通入I1、
‑
I2、I3、
‑
I4、I5、
‑
I6，的励磁电流，并且在焊接电弧工作区域形成磁极极性为N
‑
S
‑
N
‑
S
‑
N
‑
S的异形尖角磁场，激励线圈(1)与(2)和激励线圈(3)与(4)和激励线圈(5)与(6)之间的磁场分布对焊接电弧起到拉伸效应，激励线圈(2)与(3)和激励线圈(4)与(5)和激励线圈(6)与(1)之间的磁场分布对焊接电弧起到压缩效应，此时异形尖角磁场驱使焊接电弧分布及流场分布同时朝着焊接方向左后方与右后方的双侧后方向分布，通过异形尖角磁场对焊接电弧沿着焊接方向左后方及右后方的双侧后拉伸效应调控电弧对焊接熔池的搅拌作用和熔池的流场分布，进而调控焊缝成型和焊缝质量；
[0009]所述的励磁电源(7)
‑
(12)对线圈组进行指定电流输出，使其形成尖角磁场，从而对等离子弧的某些位向产生压缩和拉伸的作用；
[0010]所述的磁控电弧控制器(13)可由单片机、DSP、ARM、FPGA、PLC、工控机或计算机代替；
[0011]所述的磁控电弧方法适用于钨极氩弧焊(TIG焊)、熔化极气体保护焊(包括MIG焊、MAG焊、CO2焊)；
[0012]所述的磁控电弧控制方法可用于电弧传感器的电弧运动控制。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的系统框图；
[0014]图2是工作模式一在0
‑
T/2时的磁场分布示意图；
[0015]图3是工作模式一在T/2
‑
T时的磁场分布示意图；
[0016]图4是工作模式一在0
‑
T/2时磁场对焊接电弧的作用原理示意图；
[0017]图5是工作模式一在T/2
‑
T时磁场对焊接电弧的作用原理示意图；
[0018]图6是工作模式二时磁场分布示意图；
[0019]图7是工作模式二时磁场对焊接电弧的作用原理示意图；
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多极尖角磁场的磁控电弧控制方法及装置，其特征在于：所述方法所采用的装置包括：用于生成尖角磁场的六个电磁线圈组成的线圈组、一个控制电路、六个激励电源以及一个磁控电弧控制器；其中：六个电磁线圈中心对称分布于焊枪周围，磁性相邻切换。所述基于多极尖角磁场的磁控电弧控制方法及装置具有两种工作模式：模式一为交变模式，模式二为非交变模式，具体如下：工作模式一：激励线圈(1)
‑
(6)以磁性为N
‑
S
‑
N
‑
S
‑
N
‑
S分布，焊接方向沿着激励线圈(1)、(6)中点和激励线圈(3)、(4)中点的连线方向；以焊接电流正极性为例，该模式具体工作过程是：在0
‑
T/2时，激励线圈(1)
‑
(6)分别通入I1、
‑
I2、I3、
‑
I4、I5、
‑
I6的励磁电流(I1＝I2＝0A)，并且在焊接电弧工作区域形成磁极极性为N
‑
S
‑
N
‑
S
‑
N
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S的非轴对称分布的异形尖角磁场，激励线圈(3)与(4)和激励线圈(5)与(6)之间的磁场分布对焊接电弧起到拉伸效应，激励线圈(4)与(5)和激励线圈(3)与(6)之间的磁场分布对焊接电流起到压缩效应，此时的非轴对称分布的异形尖角磁场驱使焊接电弧分布及熔池流场分布更倾向于焊接方向的右后方；在T/2
‑
T时，激励线圈(1)
‑
(6)分别通入I1、
‑
I2、I3、
‑
I4、I5、
‑
I6的励磁电流(I5＝I6＝0A)，并且在焊接电弧工作区域形成磁极极性为N
‑
S
‑
N
‑
S
‑
N
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S的非轴对称分布的异形尖角磁场，激励线圈(1)与(2)和激励线圈(3)与(4)之间的磁场分布对焊接电流起到拉伸效应，激励线圈(2)与(3)和激励线圈(1)与(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹力，裴晨旭，金福明，徐远，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：