[发明专利]一种深熔K-TIG焊接熔池搅拌与平衡震荡的控制方法

权利要求书

1.一种深熔K-TIG焊接熔池搅拌与平衡震荡的控制方法，其特征在于：在钨针沿焊接方向运动的同时，控制钨针做轴向运动以调节钨针与焊件之间距离，调整钨针在轴向运动中最低位置与最高位置之间的运动状态，并同步调整焊接电源系统输出的焊接电流，使焊接熔池的受力状态和热传输状态不断发生变化，进而改变焊接熔池中液态金属在径向上和轴向上的运动状态，从而在焊接熔池形成搅拌与震荡效果；

控制钨针的运动状态和调整焊接电流包括，控制钨针从最高位置跳动到最低位置，然后从最低位置跳动到最高位置，如此反复，其中，当钨针处于低位置区域时，焊接电源系统输出低频脉冲电流，当钨针处于高位置区域时，焊接电源系统输出高频脉冲电流；

低频脉冲电流与高频脉冲电流采用相同的峰值电流I_p和基值电流I_b，低频脉冲电流与高频脉冲电流的占空比均为D＝80％；

高频脉冲电流频率f_H＝5×低频脉冲电流频率f_L，峰值电流I_p＝1.1I_m，基值电流I_b＝0.6I_m，且满足下列关系式：

DI_p+(1-D)I_b＝I_m；

式中，I_m为熔池临界熔透时的直流电流；

在一个熔池震荡周期内，低频脉冲电流时间T_LP和高频脉冲电流时间T_HP满足下列关系式：

式中，f为熔池震荡频率，H_max为钨针最高位置高度，H_min为钨针最低位置高度，H_D为电流调整时钨针的高度。

2.按照权利要求1所述的一种深熔K-TIG焊接熔池搅拌与平衡震荡的控制方法，其特征在于：改变焊接熔池中液态金属的运动状态包括，控制焊接熔池表面的液态金属由熔池边缘向熔池中心流动，熔池内部的液态金属由熔池上部向熔池根部流动，再沿液/固界面向熔池内表面流动；或者，控制熔池表面的液态金属由熔池中心向熔池边缘流动，熔池内部的液态金属由熔池内表面沿液/固界面向熔池根部流动，然后再向熔池上部流动。

3.按照权利要求1所述的一种深熔K-TIG焊接熔池搅拌与平衡震荡的控制方法，其特征在于：控制钨针的运动状态和调整焊接电流包括，控制钨针从最低位置逐渐运动到最高位置，然后从最高位置跳变到最低位置，如此反复，其中，当钨针处于低位置区域时，焊接电源系统输出低频脉冲电流，当钨针处于高位置区域时，焊接电源系统输出高频脉冲电流。

4.按照权利要求1所述的一种深熔K-TIG焊接熔池搅拌与平衡震荡的控制方法，其特征在于：控制钨针的运动状态和调整焊接电流包括，控制钨针从最低位置逐渐运动到最高位置，然后从最高位置逐渐运动到最低位置，如此反复，其中，当钨针处于低位置区域时，焊接电源系统输出低频脉冲电流；当钨针处于高位置区域时，焊接电源系统输出高频脉冲电流。

5.按照权利要求1所述的一种深熔K-TIG焊接熔池搅拌与平衡震荡的控制方法，其特征在于：钨针的运动轨迹通过机器人控制系统控制，机器人控制系统和焊接电源系统协同控制，机器人控制系统根据钨针位置向焊接电源系统发出电流调整信号，焊接电源系统根据电流调整信号的特征相应输出焊接电流，使焊接电流在低频脉冲电流和高频脉冲电流之间转换。

6.按照权利要求5所述的一种深熔K-TIG焊接熔池搅拌与平衡震荡的控制方法，其特征在于：机器人控制系统根据定时器定时低频脉冲电流时间和高频脉冲电流时间来确定钨针位置，电流调整信号的特征包括低频脉冲电流标志和高频脉冲电流标志，输出焊接电流由低频脉冲电流调整为高频脉冲电流或由高频脉冲电流调整为低频脉冲电流，当焊接电源输出低频脉冲电流时，若接收到低频脉冲电流标志，则焊接电源输出不变，若接收到高频脉冲电流标志，则焊接电源输出高频脉冲电流；当焊接电源输出高频脉冲电流时，若接收到高频脉冲电流标志，则焊接电源输出不变，若接收到低频脉冲电流标志，则焊接电源输出低频脉冲电流。