[实用新型]一种短路过渡焊接系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种短路过渡焊接系统，属于焊接方法设备及自动化领域。

背景技术

气体保护焊早在1883年由俄国工程师提出来，到20世纪30年代，美国学者首先实用新型惰性气体保护焊。这种方法用于有色金属焊接取得了很好的效果，但用于黑色金属的焊接却不理想。直到上世纪50年代初期，苏联的柳巴夫斯基、诺沃日洛夫与日本的关口春次郎分别研究成功二氧化碳气体保护焊，才使得黑色金属的焊接得到更好的实现。二氧化碳气体保护焊采用的熔滴过渡形式不同于惰性气体的焊接，主要为短路过渡，由于此方法具有比如生产效率高、焊接成本低、焊接质量好、焊接适应性强等众多的优点，使其迅速得到推广。随着人们研究的加深，短路过渡这种方法也由仅仅采用CO₂气体作为保护气而扩大到采用MAG焊中，体现了短路过渡方法的巨大发展空间。然而，以往人们采用这种焊接方法的设备基本都采用直流反接(即电极为正极性，波形图如图3所示)，没有人采用交流焊接方法实现。

随着世界经济的发展，人们对焊接提出了不同的要求，比如更多的场合需要薄铁板的焊接，因此利用焊接时焊丝电极为正或为负时对焊丝和母材不同的热效应，来满足实际生产条件的需要不失为一种很好的选择。在此背景下，日本OTC公司提出了一种极性切换的短路电弧焊接方法(CN1775444A)，该方法是根据实际焊接中能量的需要，在连续保持一定个数的EP(电极为正)周期后，通过控制手段，使焊接过程变为EN(电极为负)极性，并保持一定的周期个数。通过不停的EP、EN极性的变化及变化的比率的不同，来实现焊接过程的能量控制。其特点是每次电极极性的转变均在短路阶段，此时由于没有电弧，故不存在电弧引燃的问题，故也不需要增加稳弧设备，其特点是控制简单。但是由于其电极从EN到EP和从EP到EN的极性转变时刻均被限制在短路阶段，因而造成其在实际焊接中具有很大的局限性，其缺点如下：

由于其极性的转变均选择在短路时，故造成其燃弧阶段会出现EP和EN两种情况。而在EN时，由于焊接过程的电弧排斥力的作用，使焊接燃弧后期熔滴整形阶段的熔滴过渡存在较大排斥，容易产生飞溅，使焊接过程存在不稳定。

在从设备系统角度上看，当今的焊机，特别是交流短路过渡焊机的控制多为模拟器件控制或者是采用单片机简单的进行一些数字化控制，控制电路复杂，精度差，设备的可重复性不好、一致性不强。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服了现有焊接系统的上述缺陷，提供了一种短路过渡焊接系统。本系统以数字化技术来控制的交流短路过渡系统，在每一个短路周期中，燃弧初始时段电弧处于EN阶段，此时由于阴极压降较大，所以电弧热量主要用于熔化焊丝，而随后的时间电流下降，能量降低，电弧转换为EP极性。此时电弧对熔滴的阻碍作用较弱，熔滴过渡顺畅，焊接过程稳定。

本实用新型的设计思想为：结合先进的数字化控制技术，采用数字化芯片DSP和CPLD相结合的控制手段，完成交流短路过渡焊接过程的控制。在焊接过程中的短路阶段进行EP到EN的极性转换，在燃弧阶段进行EN到EP的极性切换，实现每个焊接周期都进行能量控制的目的，提高能量控制的连续性。其实用新型的原理为：在EN时，电极为负，此时对焊丝的熔化速度很快，可以提高焊丝的熔化速度，而此时由于母材为正极，对其热输入较少，则减少对母材的熔深；而在电极为EP时，焊丝为正极性，此时对焊丝熔化较少，而对母材的熔化速率较大。这样通过EN比率的调节，可以实现焊接过程中对母材的热数量控制，实现本实用新型的目的。

本实用新型的主要创新点如下：

1)本实用新型的交流短路过渡焊接方法，是在以恒定的送丝速度下，在每个包括连续的短路、燃弧状态的焊接周期中，进行电极极性切换的交流短路过渡焊接方法。每个焊接周期(包括一个完整的短路和燃弧阶段)中，均在短路阶段的某一时刻(比如短路开始时刻)使电极极性由正(即EP)转化为负(EN)，而在燃弧阶段的某一时刻则由EN转化为EP。这样不但保障了每个焊接周期都能够进行能量的调节，而且也保障了每次在燃弧后期的熔滴整形阶段电极都处于正极性，这样将能够大大减少在电极为负时出现的排斥现象，促进焊接过程的稳定，减少飞溅的产生。

2)本实用新型的交流短路过渡电弧焊接系统，采用DSP和CPLD组成的数字化平台。在给定焊接条件下，通过合适的参数匹配，实现快速、实时、精确控制。

3)本实用新型的交流短路过渡电弧焊接系统，是增加一个仅由一个开关器件IGBT7和高压直流电源组成的高压稳弧1.9，设备简单。