短弧焊接系统技术方案

一种控制用于短弧焊接的弧焊接装置中的焊接电流的系统，其包括：电流调节器，其包括在从电源到焊接电极的电压反馈回路中；和斜坡产生器，其被配置来在短路阶段期间在所述焊接电极处提供电流斜坡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种控制用于短弧焊接的直流电弧焊接装置中的焊接电流的系统。本 专利技术尤其涉及一种控制用于短弧焊接的直流电弧焊接装置中的焊接电流的系统，其包括 电流调节器，其包括在电压反馈回路中；和斜坡产生器，其被配置来在短路期间提供电流斜 坡。此外，本专利技术涉及一种用于控制电源的方法。
技术介绍
本专利技术涉及一种控制用于短弧焊接的直流电弧焊接装置中的焊接电流的系统。短 弧焊接是气体保护金属极弧焊接中的金属转移模式，其中一滴熔化金属将在金属转移的过 程中与熔化电极分开之前浸入焊接熔池中。在气体保护金属极弧焊接中，熔化电极被持续馈送向焊接区。通常来说，用于金属 弧焊接的系统包括焊接吹管、工件、电源、焊丝馈送单元和保护气体供应器。用于金属弧焊 接的系统还包括用于控制电源的焊接电流的系统。提供用于控制焊接电流的系统来为电源 产生参考电流。参考电流控制电源使得焊丝电极的熔化和熔化金属到工件的转移可视需要 被控制。焊接电流和电压被控制以确保以所需金属转移模式来执行焊接。在气体保护金属极弧焊接(GMAW)中，其包括金属活性气体(MAG)焊接和金属惰性 气体(MIG)焊接，在工件与熔化焊丝电极之间建立电弧。在馈送焊丝到焊接熔潭时，弧持续 熔化焊丝。弧和熔化材料通过惰性气体流或活性气体混合物而与大气隔离。MIG和MAG通 常用焊丝阳极在D.C.(直流电)上操作。这已知为“反向”极性。“正”极性较不常使用，这 是因为熔化金属从焊丝电极到工件的较差转移。在15V到32V的焊接电压下通常使用50 安培直到大于600安培的焊接电流。通过使用恒定电压电源和恒定焊丝馈送速度，可以获 得稳定的、自我校正的弧。持续的发展已使MIG工艺适用于所有商业上很重要的金属的焊 接，诸如钢、铝、不锈钢、铜和其它几种金属。MIG和MAG焊接工艺在用于低生产应用和高生产应用的手动和自动金属接合中提 供许多优点。当与手动金属弧焊接(MMA)埋弧(SAW)和钨惰性气体(TIG)比较时，其组合 优点是I)在所有位置都可焊接。2)不需要熔渣去除。3)高焊接金属沉积率。4)焊接完成的时间约为敷料电极的1/2。5)高焊接速度。工件的较不扭曲。6)闻焊接品质。7)易于填充或桥接的大间隙，使得某些类型的修复焊接更有效。8)杆电极中无握柄料损失。在MIG和MAG焊接技术中，在不同金属转移模式之间产生扭曲短弧转移模式、混 合弧(球状)转移模式、喷射弧转移模式和脉冲喷射弧转移模式。在短弧转移模式期间会产生相当大的熔化液滴。熔化液滴将成长为其桥接电极与 焊接熔池之间的间隙的状态。电源的短路和弧的消失将立即发生。收聚效应将由斜坡产生 器控制来完成熔化液滴到焊接熔池的转移。短弧焊接是在相对低的电压和焊接电流下执 行。当焊接电流和电压增大超出短弧焊接所承受的最大值时，发生混合弧转移。尺寸 会变化的液滴是由使液滴短路和不导电的混合物组成。这种金属转移模式不稳定，常伴有 滴落和浓烟。在喷射弧焊接模式中，小的熔化液滴从电极被随机转移。小的熔化液滴不会使弧 短路。在喷射弧焊接中，弧稳定且不会产生令人生厌的滴落。在脉冲喷射弧焊接模式中，通过控制脉冲焊接电流而从电极一个接一个地转移小 的熔化液滴而不会使弧短路。脉冲弧焊接需要复杂且昂贵的焊接装置。短弧焊接是在相对低的电压和焊接电流下执行。焊丝的馈送速度适合焊接电流使 得熔化金属液滴被转移到工件且与工件接触。液滴的尺寸应使得大致避免飞溅。短弧焊接通常使用直径在O. 030英寸(O. 76毫米)到O. 045英寸(1.1毫米)范 围内的小焊丝，且在低的弧长度(低电压)和焊接电流下操作。获得小的快速凝固的焊接熔 潭。这种焊接技术对于在任何位置接合薄材料、在垂直且仰焊位置接合厚材料，且对于填充 大间隙尤其有用。短弧焊接还应在需要工件的最小化扭曲的情况下使用。金属仅在焊丝与 焊接熔池接触或在各自短路时才从焊丝转移到焊接熔池。焊丝使工件每秒钟短路20次到 200 次。图1示意性地图示一个完整的理想短弧周期。一滴熔化材料生长在电极的端部。 当液滴接触焊接熔池(A)时，弧短路，焊接电流开始上升且液滴被转移。此后弧被重新点 燃。以容许液滴与焊接熔池的接触发生在液滴的分开之前的速度来馈送焊丝。在电极与焊 接熔池经由液滴接触期间，弧将通过另一短路(I)而熄灭。此后再次开始周期。在弧周期 期间无金属被转移；仅在短路时转移。在未发生所谓的开路状态的情况下周期才是理想的。开路状态是当电极上不存在弧或短路时的状态。与弧状态比较，开路状态在电极 与工件之间电压更高。开路状态下的高压实现从短路状态到弧状态的更快转变。短弧焊接过程本质上是随机且难以控制的。焊接过程的短路阶段和弧阶段的控制 具挑战性，且开路的发生给短弧焊接过程的控制增加了复杂性。开路状态通常不被期望且 随机出现。在电压反馈回路中，电极与焊接熔池之间的电压被测量。将测量电压与参考电压 作比较。电流调节器取决于感应电压与参考电压之间的差来调节输出电流，以便减少传统 方式中的调节误差。适宜地，PI调节器可用于这个目的。在用于控制短弧焊接的先前技术系统中，弧阶段通常由与电流上升限制器串联连 接的电压调节器来控制电压。这导致难以控制弧状态和短路状态，这是由于电压调节器会 影响电流上升限制器且反之亦然。
技术实现思路
本专利技术的目的是进一步改进用于控制短弧焊接装置中的焊接电流以便进一步稳 定短弧焊接过程的系统。本专利技术的另一目的是提供一种控制用于短弧焊接的直流电装置中的焊接电流的 系统，其利于在短弧焊接的弧阶段和短路阶段下的精确控制。这些目的是通过根据权利要求1的控制用于短弧焊接的弧焊接装置中的焊接电 流的系统来实现。用于控制焊接电流的系统包括电流调节器，所述电流调节器包括在从电 源到焊接电极的电压反馈回路中。电源是恒定电流源，其取决于进入的参考电流而控制焊 接电极与工件之间的电流。在电压反馈回路中，检测焊接电压且将其与电压参考值比较以 形成到包括在所述电压反馈回路中的电流调节器的输入。在弧阶段期间，电极上的电压由 电压反馈回路中的电流调节器控制。因此，恒定电流电源在弧阶段期间归因于弧阶段期间 参考电流的电压反馈控制而给予恒定电压特征。斜坡产生器被配置以在短路阶段期间提供电流斜坡。在所述短路阶段期间提供的 电流斜坡被提供来完成熔化液滴到焊接熔池的转移。这是通过因电流斜坡引起的收聚效应 来执行。为了产生稳定的焊接状况，短路阶段期间焊接电流的形状很重要。需要对电流斜 坡的形状有良好控制来避免飞溅并且实现焊接过程的稳定控制。本领域技术人员熟知斜坡 产生器及其功能。因此，本领域技术人员可以传统方式选择斜坡产生器的组件来达到电流 斜坡的所需形状。由斜坡产生器产生的电流斜坡被增加到来自电压反馈回路中的电流调节 器的输出电流，来形成用于电源的参考电流。短路阶段期间的电流响应很大程度上是造成焊接过程稳定性的原因。此处电流响 应意谓电极上的输出电流的变动取决于(例如)发生短路时或短路状态改变成弧状态时发 生的负载的改变。电流响应取决于控制到电源的参考电流的反馈回路的结构以及取决于由 斜坡产生器提供的斜坡的形状。通过分开斜坡产生器和电压反馈回路中的电流调节器并且使其并联配置，易于可 对弧状态下的弧进行电压控制和在短路状态中进行电流控制。电压反馈回路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制用于短弧焊接的直流电弧焊接装置(20)中的焊接电流的系统(12)，其包括电流调节器⑶，其包括在从电源(5)到焊接电极(32)的电压反馈回路(13)中；和斜坡产生器(11)，其被配置来在所述焊接电极(32)的短路阶段期间提供电流斜坡，所述系统(12)的特征在于所述电流调节器(3)和所述斜坡产生器(11)并联连接且提供所述电源(5)的参考电流(Iref)给所述焊接电极(32)。2.根据权利要求1所述的用于控制焊接电流的系统，其特征在于所述参考电流(Iref)是来自所述电流调节器(3)的输出电流(Ireg)与从所述斜坡产生器(11)提供的电流斜坡(Iramp)之和。3.根据权利要求1或2所述的用于控制焊接电流的系统，其特征在于所述电压反馈回路(13)包括减法节点(I)，在所述减法节点(I)因测量的弧电压(Uarc)与参考电压(Uref)之间的差而产生反馈误差(E)。4.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制焊接电流的系统，其特征在于所述电压反馈回路(13)包括开路检测器(6)，所述开路检测器(6)被配置来检测开路状态的存在且在由所述开路检测器(6)检测到开路状态时抑制反馈误差(E)。5.根据权利要求4所述的用于控制焊接电流的系统，其特征在于所述开路检测器(6)连接到开关(2)，所述开关(2)被配置来连接或断开所述电流调节器(3)的输入(3a)，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·梅尼彻，
申请(专利权)人：依赛彼公司，
类型：
国别省市：