专利名称：一种基于数学模型设定双脉冲焊接参数的焊接方法
技术领域：
本发明涉及铝镁合金数字化焊接技术领域，具体是指一种基于数学模型设定双脉 冲焊接参数的焊接方法。
背景技术：
国外在铝合金焊接专家数据库领域做得最出色的当属奥地利的FR0NIUS公司，该 公司已经开发出了一系列带有专家数据库的数字化逆变式脉冲MIG/MAG焊机。FR0NIUS这 类高端机销售价格动辄十几万甚至数十万人民币以上，其核心就是不断升级、适用于各种 焊材的专家数据库。国内关于铝合金双脉冲数据库的研发尚处于试验研究阶段，在2010年 的北京。埃森展上尚未发现国产的可连续性调节专家数据库的双脉冲MIG焊机。我国在双 脉冲MIG焊高端机上的制造和科研水平远远落后于世界发达国家，大部分企业技术的创新 能力薄弱，还没有掌握高端机的核心技术，重要工程中仍然大量进口 FR0NIUS、CL00S和OTC 等国外著名产商的高端焊接设备。通过数学建模和工艺试验，优化出双脉冲各个参数的最 佳匹配关系，形成可连续性调节的一元化专家数据库，对于完善双脉冲MIG焊的理论、提高 国内企业自主研发铝合金双脉冲MIG高端焊机具有重要意义。国内外焊接电源的双脉冲MIG焊这种方法，焊接规范比较复杂，重要参数比较繁 多，如强弱脉冲群的基值、峰值电流的大小和时间，强弱脉冲群的频率和占空比，以及送丝 速度和焊接速度等，均直接影响着焊接过程的稳定性和焊缝成形。由于铝对焊接参数的匹 配要求比较高，任何一个参数选择不合理都可能导致焊接效果急剧恶化。如何进行各项参 数的合理匹配，并形成一元化调节的专家数据库，无疑给焊接开发人员带来了巨大的挑战。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种基于数学模型设定双脉冲焊 接参数的焊接方法的电路，其实现了可连续性调节较宽范围焊接电流。同时在强弱脉冲 过渡阶段，脉冲基值采取渐变的方式，使得强弱脉冲的过渡更加平滑顺畅，焊接过程更加稳定。本发明的目的通过以下技术措施实现
一种基于数学模型设定双脉冲焊接参数的焊接方法，包括下列步骤 A 开始，参数初始化，选择焊接方法确定焊接参数；
B 用户选择控制方式；如果是远控方式，则进入C步骤，如果是近控方式，则进入D步
骤；
C 由数字化面板给定电流初始值，继续步骤E ； D 由送丝机给定电流初始值，继续步骤E ； E 将电流初始值通过AD转换后，传输到DSP控制器；
F =DSP控制器根据经过AD转换后的电流初始值信号，激活数学模型中对应目标电流大 小的强弱脉冲个数，根据数学模型的公式自动匹配强弱脉冲群的峰值时间和基值时间，并根据AD转换后的电流初始值信号匹配数学模型中相应强弱脉冲的峰值电流和基值电流大 小；DSP控制器调用一元化调节专家数据库，将对应的送丝信号传送给送丝机，调节送丝机 的送丝速度，当送丝速度与专家数据库的送丝速度不匹配的时候，进一步微调送丝速度，然 后返回到一元化调节送丝速度；当送丝速度与专家数据库的送丝速度匹配的时候，执行步 骤G;
G 根据DSP控制器运算后得出的强弱脉冲群的峰值时间和基值时间，以及强弱脉冲群 的峰值电流和基值电流大小，起弧；
H:开始焊接；
I 当焊接时弧压异常时，将异常信息返回到DSP控制器，DSP控制器调整数学模型中 的基值电流大小和基值电流时间控制能量输出，同时修正送丝速度以匹配双脉冲一元化焊 接，从而实现双脉冲焊接过程中的弧压控制；
J 收弧填坑削弧；
K:发出结束焊接信号，结束焊机。
其中，步骤F中数学模型具体为设T为一个脉冲群的周期，T强为一个脉冲周期 内强脉冲时间，T弱为一个脉冲周期内的弱脉冲时间，tl为强脉冲群的基值时间，t2为弱脉 冲群的基值时间，a为强脉冲群基值电流，b为弱脉冲群基值电流，c为峰值电流大小，nl为 强脉冲群中脉冲个数，n2为弱脉群中脉冲个数，f表示双脉冲调制频率，I为平均电流；
一个脉冲周期内T弱=T强=T/2=500/f ；
单位脉冲时间为t ms，则有
权利要求
1.一种基于数学模型设定双脉冲焊接参数的焊接方法，其特征在于包括下列步骤 A 开始，参数初始化，选择焊接方法确定焊接参数；B 用户选择控制方式；如果是远控方式，则进入C步骤，如果是近控方式，则进入D步骤·’C 由数字化面板给定电流初始值，继续步骤E ； D 由送丝机给定电流初始值，继续步骤E ； E 将电流初始值通过AD转换后，传输到DSP控制器；F =DSP控制器根据经过AD转换后的电流初始值信号，激活数学模型中对应目标电流大 小的强弱脉冲个数，根据数学模型的公式自动匹配强弱脉冲群的峰值时间和基值时间，并 根据AD转换后的电流初始值信号匹配数学模型中相应强弱脉冲的峰值电流和基值电流大 小；DSP控制器调用一元化调节专家数据库，将对应的送丝信号传送给送丝机，调节送丝机 的送丝速度，当送丝速度与专家数据库的送丝速度不匹配的时候，进一步微调送丝速度，然 后返回到一元化调节送丝速度；当送丝速度与专家数据库的送丝速度匹配的时候，执行步 骤G;G 根据DSP控制器运算后得出的强弱脉冲群的峰值时间和基值时间，以及强弱脉冲群 的峰值电流和基值电流大小，起弧； H:开始焊接；I 当焊接时弧压异常时，将异常信息返回到DSP控制器，DSP控制器调整数学模型中 的基值电流大小和基值电流时间控制能量输出，同时修正送丝速度以匹配双脉冲一元化焊 接，从而实现双脉冲焊接过程中的弧压控制； J 收弧填坑削弧； K:发出结束焊接信号，结束焊机。
2.根据权利要求1所述的一种基于数学模型设定双脉冲焊接参数的焊接方法，其特征 在于步骤F中数学模型具体为设T为一个脉冲群的周期，T强为一个脉冲周期内强脉冲 时间，T弱为一个脉冲周期内的弱脉冲时间，tl为强脉冲群的基值时间，t2为弱脉冲群的基 值时间，a为强脉冲群基值电流，b为弱脉冲群基值电流，c为峰值电流大小，nl为强脉冲群 中脉冲个数，n2为弱脉群中脉冲个数，f表示双脉冲调制频率，I为平均电流；一个脉冲周期内T弱=T强=T/2=500/f ； 单位脉冲时间为t ms，则有 I二"[(C^aM1)tU1 +(c*t + b*得到平均电流I=500*[ (tc + at,)/ (t + I1) 4- (tc + bt2) /(t + t2)]。
3.根据权利要求2所述的一种基于数学模型设定双脉冲焊接参数的焊接方法，其特征 在于所述的数学模型中，当强脉冲群峰值电流、弱脉冲群峰值电流、强脉冲群基值电流、弱脉冲群基值电流固定时，nl、n2与tl、t2存在一一对应的关系，取电流的子函数f 如下 … 2c + HIT+ JCm为大于0的常数，m为a或b，均小于c ；则Γ(χ)= f ^0 ；(2 + x)4即随着χ逐渐减小，f(x)斜率变陡至某一位置时趋于稳定，首先设定nl、n2初始值，η , π2逐渐加大，则tl、t2逐渐减小，从而导致电流逐步增大，并且电流增大速度逐渐加 快，实现了焊接电流可连续调节，且随着电流的逐步加大，电路增加更快。
4.根据权利要求3所述的一种基于数学模型设定双脉冲焊接参数的焊接方法，其特征 在于以nl，n2为主要的自变量，tl、t2由频率和初始设定的nl，n2确定，实现不同平均脉 冲电流下低频频率的连续性调节。
5.根据权利要求4所述的一种基于数学模型设定双脉冲焊接参数的焊接方法，其特征 在于基于脉冲群的基值a和b，按照一定规律进行连续性可调节变化，辅助调节脉冲个数 nl，和n2变化，实现有效地扩展焊接电流范围，进一步实现电流宽范围连续性调节焊接电 流。
全文摘要
本发明涉及铝镁合金数字化焊接技术领域，具体是指一种基于数学模型设定双脉冲焊接参数的焊接方法，基于数学模型设计的双脉冲MIG焊波形的定频和变频计算方法来实现焊接的方法，该方法基于强弱脉冲群的基值a和b的按照一定规律进行连续性可调节变化，辅助调节强弱脉冲个数n1和n2，可以有效地扩展焊接电流范围，从而实现了可连续性调节较宽范围焊接电流。同时在强弱脉冲过渡阶段，脉冲基值采取渐变的方式，使得强弱脉冲的过渡更加平滑顺畅，焊接过程更加稳定。
文档编号B23K9/095GK102091849SQ20101061874
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者崔龙彬, 徐海波, 林放, 薛家祥, 陈小峰 申请人:广东易事特电源股份有限公司