CN111001908A - 一种熔化极脉冲焊接方法、焊接***与焊机 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种熔化极脉冲焊接方法、脉冲焊接***与焊机，该熔化极脉冲焊接方法包括：检测当前脉冲周期短路结束时是否超过或达到预定周期；若是，则判定为异常短路，检测短路时间是否超过预设时间；若是，根据当前脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间以及短路时间对下两个脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间进行补偿，以使下两个脉冲周期的弧长增加。本公开提供的熔化极脉冲焊接方法，能够减小大颗粒飞溅的产生。

Description

一种熔化极脉冲焊接方法、焊接***与焊机

技术领域

本公开涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种熔化极脉冲焊接方法、焊接***与焊机。

背景技术

随着科学技术的不断提高，人们对焊接质量的要求也在不断提升。以前大部分碳钢工件焊接采用二氧化碳充当保护气，短路焊接的方式进行加工，这样虽然成本低，但是焊接飞溅大、成型差。随着焊接技术的发展出现了脉冲焊接，脉冲焊接的特点是焊接热输入大，焊接飞溅小、焊缝成型美观，大多数生产企业为了追求更高的产品附加值逐步将焊接工艺切换为脉冲焊接。

但是，在脉冲焊接过程中，若遇到粘性大的焊丝，由于熔滴脱落不合适，导致焊接飞溅变大，有大颗粒飞溅粘着焊缝表面和附近母材区域，导致焊缝成型差，不美观，甚至还需要进行焊后清理，打磨，费工费时，增加焊接成本，而且焊接过程中，飞溅颗粒有可能烧伤焊接作业者。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种熔化极脉冲焊接方法、脉冲焊接***与焊机，能够减小大颗粒飞溅的产生。

根据本公开的一个方面，提供了一种熔化极脉冲焊接方法，该脉冲焊接方法包括：

检测当前脉冲周期短路结束时是否超过或达到预定周期；

若是，则判定为异常短路，检测短路时间是否超过预设时间；

若是，根据当前脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间以及短路时间对下两个脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间进行补偿，以使下两个脉冲周期的弧长增加。

在本公开的一种示例性实施例中，根据当前脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间以及短路时间对下两个脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间进行补偿，包括：

t₂＝T₂+K₁·T₀+C₁

t₃＝T₃+K₂·T₀+C₂

t₂₁＝t₂+C₃

t₃₁＝T₃

其中，T₀为短路时间，T₂为当前脉冲周期的峰值时间，T₃当前脉冲周期的下降斜率时间，t₂为下一脉冲周期的峰值时间，t₃为下一脉冲周期的下降斜率时间，t₂₁为下下脉冲周期的峰值时间，t₃₁为下下脉冲周期的下降斜率时间，K₁、K₂、C₁、C₂和C₃为预设系数。

在本公开的一种示例性实施例中，所述脉冲焊接方法还包括：

若短路时间未超过预设时间，则根据当前脉冲周期的峰值时间以及短路时间对下一个脉冲周期的峰值时间进行补偿，以使下个脉冲周期的弧长增加。

在本公开的一种示例性实施例中，根据当前脉冲周期的峰值时间以及短路时间对下一个脉冲周期的峰值时间进行补偿，包括：

t₂＝T₂+K₁·T₀+C₁

其中，T₀为短路时间，T₂为当前脉冲周期的峰值时间，t₂为下一脉冲周期的峰值时间，K₁、C₁为预设系数。

在本公开的一种示例性实施例中，所述K₁的范围为-50～50，所述K₂的范围为-50～50。

在本公开的一种示例性实施例中，所述C₁的范围为-100～100，所述C₂的范围为-100～100，所述C₃的范围为-100～100。

在本公开的一种示例性实施例中，所述脉冲焊接方法还包括：

若检测当前脉冲周期短路结束时未达到预定周期，则判定为正常短路。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预设时间的范围为0.1ms～0.5ms。

根据本公开的另一个方面，还提供了一种熔化极脉冲焊接***，该熔化极脉冲焊接***包括：存储电路、处理电路及存储在所述存储电路中并可在所述处理电路中运行的可执行指令，所述处理电路执行所述可执行指令时实现如上述的熔化极脉冲焊接方法。

根据本公开的再一个方面，还提供了一种焊机，该焊机包括上述的熔化极脉冲焊接***。

本公开提供的熔化极脉冲焊接方法，当检测到短路发生在脉冲基值末期，且短路时间T₀超过预设时间T时，下两次输出脉冲的参数会根据当前脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间进行调整，使下两个周期的脉冲能量增加，熔滴有足够的电弧空间过渡，减小了大颗粒飞溅的产生，避免影响焊缝质量。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开提供的一种实施例提供的熔化极脉冲焊接方法的流程图；

图2为本公开提供的熔滴脱落时机合适的脉冲波形的电压随时间变化的示意图；

图3为本公开提供的熔滴脱落时机合适的脉冲波形的电流随时间变化的示意图；

图4为本公开提供的短路发生在脉冲基值末期常规的脉冲波形的电压随时间变化的示意图；

图5为本公开提供的短路发生在脉冲基值末期常规的脉冲波形的电流随时间变化的示意图；

图6为本公开一种实施例提供的产生异常短路且时间超过T的脉冲波形的电压随时间变化的示意图；

图7为本公开一种实施例提供的产生异常短路且时间超过T的脉冲波形的电流随时间变化的示意图；

图8为本公开一种实施例提供的产生异常短路且时间未超过T的脉冲波形的电压随时间变化的示意图；

图9为本公开一种实施例提供的产生异常短路且时间未超过T的脉冲波形的电流随时间变化的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

申请人发现，在脉冲实际焊接过程中，理想的脉冲熔滴脱落是一脉一滴的过渡方式，熔滴脱落的时机在脉冲波形下降沿拐角处，如图2和图3所示，熔滴脱落时机合适，电弧稳定，飞溅较低，焊缝质量优异。

但是，在实际焊接加工生产中，由于焊丝的粘性大或者焊枪摆动、送丝不畅等原因会造成熔滴脱落不合适，电弧不稳，飞溅增大，从而影响焊接质量。若熔滴脱落时机靠后，发生在基值末期，此时电弧较短，熔滴没有足够的空间脱落，若没有相应的处理方式，很容易造成大颗粒飞溅。进而影响焊缝质量。

图4和图5所示为短路发生在基值末期常规的波形处理示意图，当短路发生在基值末期，短路一直持续到脉冲的上升沿，当短路结束，燃弧初始的电流值较大，发生***的力也较大，从而形成大颗粒飞溅，严重影响焊缝质量。

本实施方式首先公开了一种熔化极脉冲焊接方法，如图1所示，该脉冲焊接方法包括：

步骤S100、检测当前脉冲周期短路结束时是否超过或达到预定周期；

步骤S200、若是，则判定为异常短路，检测短路时间是否超过预设时间；

步骤S300、若是，根据当前脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间以及短路时间对下两个脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间进行补偿，以使下两个脉冲周期的弧长增加。

本公开提供的脉冲焊接方法，当检测到短路发生在脉冲基值末期，且短路时间T₀超过预设时间T时，下两次输出脉冲的参数会根据当前脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间进行调整，下两个周期的脉冲能量增加，熔滴有足够的电弧空间过渡，减小了大颗粒飞溅的产生，避免影响焊缝质量。

下面，将对本示例实施方式中的熔化极脉冲焊接方法的各步骤进行进一步的说明。

在步骤S100中，检测当前脉冲周期短路结束时是否超过或达到预定周期。

具体地，打开焊枪开关，当焊接时序进入焊接状态，***读取焊接过程中的脉冲参数，进行可变参数的更新，并实时监测短路的发生，当检测到当前脉冲周期的反馈电压低于短路判定阀值时，则认为短路发生；相反，当检测到当前脉冲周期的反馈电压大于短路判定阀值时，则不认为短路发生。

当认为短路发生时，检测当前脉冲周期短路结束时超过或达到预定周期，即当前脉冲周期产生的短路持续至下一脉冲周期，则判定当前脉冲周期产生的短路在脉冲基值阶段的末期；若当前脉冲周期产生的短路未持续至下一脉冲周期，则判定当前脉冲周期产生的短路未在脉冲基值阶段的末期。

在步骤S200中，若是，则判定为异常短路，检测短路时间是否超过预设时间。

具体地，若当前脉冲周期产生的短路持续至下一脉冲周期，则判断短路时间是否超过预设时间T。其中，预设时间T的范围为0.1ms～0.5ms。

此外，若检测当前脉冲周期短路结束时未达到预定周期，即认为当前脉冲周期在脉冲基值阶段的末期未产生短路，判定为正常短路，则不进行检测短路时间。

在步骤S300中，若是，则判定为异常短路，根据当前脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间对下两个脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间进行补偿，以使下两个脉冲周期的弧长增加。

具体地，如图6和图7所示，若当前脉冲周期产生的短路持续至下一脉冲周期，且短路时间超过预设时间T，则根据当前脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间对下两个脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间进行补偿，根据以下公式进行补偿计算：

t₂＝T₂+K₁·T₀+C₁

t₃＝T₃+K₂·T₀+C₂

t₂₁＝t₂+C₃

t₃₁＝T₃

其中，T₂为当前脉冲周期的峰值时间，T₃当前脉冲周期的下降斜率时间，t₂为下一脉冲周期的峰值时间，t₃为下一脉冲周期的下降斜率时间，t₂₁为下下脉冲周期的峰值时间，t₃₁为下下脉冲周期的下降斜率时间，K₁、K₂、C₁、C₂和C₃为预设系数。

其中，t₂大小与T₀的大小为正相关，t₃大小与T₀的大小为负相关。

其中，K₁的范围为-50～50，K₂的范围为-50～50，C₁的范围为-100～100，C₂的范围为-100～100，C₃的范围为-100～100。可根据焊接母材、焊材、气体对系数K₁、K₂、C₁、C₂和C₃的大小进行调整。

此外，如图8和图9所示，若短路时间未超过预设时间，则根据当前脉冲周期的峰值时间以及短路时间对下一个脉冲周期的峰值时间进行补偿，以使下个脉冲周期的弧长增加，根据以下公式进行补偿计算：

t₂＝T₂+K₁·T₀+C₁

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

本公开还提供了一种熔化极脉冲焊接***，该脉冲焊接***包括：存储电路、处理电路及存储在存储电路中并可在处理电路中运行的可执行指令，处理电路执行可执行指令时实现如上述的脉冲焊接方法。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

本公开还提供了一种焊机，该焊机包括上述的熔化极脉冲焊接***。例如，该焊机可为机器人焊机。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种熔化极脉冲焊接方法，其特征在于，包括：

检测当前脉冲周期短路结束时是否超过或达到预定周期；

若是，则判定为异常短路，检测短路时间是否超过预设时间；

若是，根据当前脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间以及短路时间对下两个脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间进行补偿，以使下两个脉冲周期的弧长增加。

2.根据权利要求1所述的熔化极脉冲焊接方法，其特征在于，根据当前脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间以及短路时间对下两个脉冲周期的峰值时间和下降斜率时间进行补偿，包括：

t₂＝T₂+K₁·T₀+C₁

t₃＝T₃+K₂·T₀+C₂

t₂₁＝t₂+C₃

t₃₁＝T₃

其中，T₀为短路时间，T₂为当前脉冲周期的峰值时间，T₃当前脉冲周期的下降斜率时间，t₂为下一脉冲周期的峰值时间，t₃为下一脉冲周期的下降斜率时间，t₂₁为下下脉冲周期的峰值时间，t₃₁为下下脉冲周期的下降斜率时间，K₁、K₂、C₁、C₂和C₃为预设系数。

3.根据权利要求1所述的熔化极脉冲焊接方法，其特征在于，所述脉冲焊接方法还包括：

若短路时间未超过预设时间，则根据当前脉冲周期的峰值时间以及短路时间对下一个脉冲周期的峰值时间进行补偿，以使下个脉冲周期的弧长增加。

4.根据权利要求3所述的熔化极脉冲焊接方法，其特征在于，根据当前脉冲周期的峰值时间以及短路时间对下一个脉冲周期的峰值时间进行补偿，包括：

t₂＝T₂+K₁·T₀+C₁

其中，T₀为短路时间，T₂为当前脉冲周期的峰值时间，t₂为下一脉冲周期的峰值时间，K₁、C₁为预设系数。

5.根据权利要求2所述的熔化极脉冲焊接方法，其特征在于，所述K₁的范围为-50～50，所述K₂的范围为-50～50。

6.根据权利要求2所述的熔化极脉冲焊接方法，其特征在于，所述C₁的范围为-100～100，所述C₂的范围为-100～100，所述C₃的范围为-100～100。

7.根据权利要求1所述的熔化极脉冲焊接方法，其特征在于，所述脉冲焊接方法还包括：

若检测当前脉冲周期短路结束时未达到预定周期，则判定为正常短路。

8.根据权利要求1所述的熔化极脉冲焊接方法，其特征在于，所述预设时间的范围为0.1ms～0.5ms。

9.一种熔化极脉冲焊接***，其特征在于，包括：存储电路、处理电路及存储在所述存储电路中并可在所述处理电路中运行的可执行指令，所述处理电路执行所述可执行指令时实现如权利要求1～8任一项所述的熔化极脉冲焊接方法。

10.一种焊机，其特征在于，包括权利要求9所述的熔化极脉冲焊接***。

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