[发明专利]姿控发动机氩弧焊焊接电流智能控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及火箭姿控发动机焊接方法技术领域，具体涉及一种姿控发动机氩弧焊焊接电流智能控制方法。

背景技术

姿控发动机系统主要是为火箭飞行过程中调整姿态提供必要的动力，具体包括火箭俯仰、偏航、滚动和推进剂管理，其对确保火箭及所携带的载荷入轨精度有着重要的作用。姿控发动机的各条焊缝皆为关键焊缝，这主要是由其工作性质和所处的空间结构位置决定的：(1)其工作在空间环境中，受各类恶劣的环境影响较大；(2)发动机安装后，呈悬臂梁状态，在发射期间会受到剧烈振动，发动机焊缝会受到较大的交变应力的作用；(3)喷管焊缝靠近推力室工作温度最高的部位－喷管喉部(其工作温度约为1400K左右)受高温热冲击影响较大；(4)发动机在焊接过程中，本体金属会受热产生变形。

姿控发动机主要通过氩弧焊将钎焊头部与身部、喷管与圆筒连接而成。其焊缝主要质量控制点为焊缝熔深。焊枪电流大小是直接影响焊接质量最重要的因素之一，当焊接电流增加时，熔深增大，而焊缝宽度与余高稍有增加。当电流太大时，一定直径的钨极上电流密度相应的增大，使钨极端部温度升高达到或超过钨极的熔点，此时可看到钨极端部出现熔化的现象；当焊接电流继续增大时熔化了的钨极在端部形成了一个小尖状突起，逐渐变大形成熔滴，电弧随熔滴尖端漂移，很不稳定。这不经破坏了保护区，使熔池被氧化，焊缝成型不好，而且熔化了的钨落入到熔池后将产生夹钨缺陷。另外太大的电流还容易产生烧穿咬边的缺陷。

当焊接电流太小时，由于一定直径的钨极上电流密度低，使钨极端部的温度不够，电弧会在钨极端部不规则的漂移，电弧很不稳定破坏了保护区，使熔池被氧化。

因此，有必要通过精确控制氩弧焊焊接电流来控制姿控发动机焊缝熔深的波动，来提高姿控发动机产品焊接的质量。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种解决姿控发动机推力室喷管氩弧焊焊缝焊接熔过程中，具有焊接电流智能控制的方法，是一种提高焊缝熔深稳定性的电流智能控制方法。

根据本发明提供的一种姿控发动机氩弧焊焊接电流智能控制方法，包括如下步骤：

步骤1：通过电流函数发生器产生电流波形，电流函数发生器中设定四个参数，即电流频率、峰值、占空比、波谷值，这四个参数决定了电流波形的形状，占空比为a/(a+b)，其中，a表示电流峰值周期，b表示电流波谷周期；

步骤2：通过采样板把实际测量得到的电焊机焊枪的实际电流的频率、峰值、占空比、波谷值送入控制器中，其中，控制器采用PID控制器；

步骤3：采集电焊机产生的反馈电流；

步骤4：将反馈电流进入霍尔元件进行转换，霍尔元件将较大的工作电流转换为0～5V的电压以供控制器识别，同时获得反馈电流的频率、峰值以及占空比参数，送入采样板；

步骤5：采样板得到霍尔元件送入的电流频率、峰值、占空比、波谷值，与预先设定的经验值进行比较，将设定值与反馈值的差值△作为比较结果送入控制器；

步骤6：控制器根据差值△修正电流函数发生器中的电流频率、峰值、占空比、波谷值：大于零时，反馈值小于设定值，应增大相应参数；小于零时，反馈至大于设定值，参数值相应减小；等于零，反馈值等于设定值，参数值不改变；

步骤7：电流函数发生器将修正后的电流频率、峰值、占空比、波谷值四个参数值自动生成电流波形图，从而调整后的函数输出的电流波形将更加符合焊接要求，以保证焊接质量。

优选地，所述预先设定的经验值，是指工业计算机专家数据库存储的焊接参数经验值。

优选地，还包括检测步骤，检测步骤用于验证电焊机输出的工作电流和反馈电流的误差值，并在下一个输出电流进行修正。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明由于对焊接电流进行了有效的控制，因此，姿控发动机氩弧焊焊接熔深波动将会明显降低，焊接熔深稳定性得以提高。本发明在航天领域具有广泛的应用前景，对航天技术的发展具有重要意义。