[发明专利]一种脉冲电弧焊起始阶段熔透控制方法

说明书

本发明公开一种脉冲电弧焊起始阶段熔透控制方法，由于基值电流主要起维弧作用，焊接熔透主要由峰值期间的热输入和电弧力的作用决定，而熔池的振荡可用电流电压信号的波动来间接反映，因此峰值期间的电流电压信号的波动情况可表征熔透状态。这大大提高了脉冲电弧焊接过程的可控性，有利于焊缝质量的提高；另外，提出了一种较熔池振荡法、超声波传感法以及视觉图像法更接近实际应用、处理简单且实时性强的熔透传感方法，对于压力容器、锅炉和管道实现单面焊双面成形以及打底焊的控制提供了新思路。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，更加具体地说，涉及电弧焊质量控制技术领域。

背景技术

电弧焊，现代工业生产中应用最广泛的一种焊接方法，利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源，包括等离子弧焊、埋弧焊以及惰性气体保护焊等。脉冲电弧焊，即焊接电流、电压周期性在基值和峰值之间变化，基值电流主要作用是维持电弧稳定燃烧并预热工件，峰值电流主要作用是加热熔化工件形成熔池，并保证一定的熔深或熔透。脉冲电弧焊兼具较高的焊接效率与有效地热输入控制、较宽的参数调节范围，即可焊接薄板，又能焊接厚板，能得到综合性能良好的焊缝。弧压传感熔透法，是一种利用焊接过程中的电压信号反映熔透状态的传感方法。相比较熔池振荡法、超声波传感法、红外传感法以及视觉传感法的设备复杂以及实时性较差的劣势而言，弧压传感法具有处理简单、实时性强、易于检测和实际应用的优点。如今，伴随着焊接自动化和智能化研究的深入，学者越来越注重对焊接过程中质量控制的研究，对于压力容器、锅炉以及管道而言，由于焊接位置受限，往往不能使用引弧板进行引弧，但起始阶段的焊缝性能与后续焊缝的熔透情况同等重要，因此，焊接起始阶段稳定状态研究以及熔透控制是焊接质量控制中的重要问题。目前，对熔透控制问题的研究多集中于焊接稳定阶段的熔透控制，而对于焊接起始阶段过程状态未做描述。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种脉冲电弧焊熔透控制方法，用来表征焊接起始阶段是否达到稳定，能反映稳定阶段熔透状态，且易于检测与处理的特征信号。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种脉冲电弧焊起始阶段熔透控制方法，按照下述步骤进行：

计算每个脉冲峰值期间最大的电压变化差值detU_p，峰值电流期间内电压最大值与电压最小值的差，将得到的数值detU对时间t做出趋势图，利用最小二乘法进行分段线性拟合，在detU-t图中出现拐点对应时间t^*，此时间即为焊起始阶段焊接过程达到稳定状态所需的时间；在拐点左侧，detU是针对时间t的线性减函数；在拐点右侧，detU随着时间t的延长而基本保持不变，表现为水平段，根据在水平段的取值计算多个取值的平均数，作为达到稳定状态后detU的平均值detU’，与此同时对焊缝剖面进行形貌表征，以判断哪组焊接参数达到临界熔透的最佳焊接状态；

将达到最佳焊接状态的一组焊接参数对应的detU’作为临界值detU*，将不同焊接参数得到的detU’值与临界值detU*进行比较，若大于临界值，则为未熔透，此时需加大电流，使其接近临界熔透；若等于临界值，则试样为临界熔透；若小于临界值，则试样为全熔透，控制电流大小，使其接近临界熔透。

在上述技术方案中，计算每个脉冲峰值期间最大的电压变化差值detU_p，每十组取一个平均值，记为detU。