熔化极高速焊接的能量控制方法及装置与流程

本公开涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种熔化极高速焊接的能量控制方法及熔化极高速焊接的能量控制装置。

背景技术：

电弧焊接是应用较为广泛的一种焊接类型。其通常是利用电弧放电所产生的热量将焊料与工件互相熔化，工件和焊料熔化形成熔池，该熔池冷却凝固后便形成焊缝。对于熔化极高速焊接是电弧焊接中较为常见的一种，对于电弧焊接而言，一般都需要进行引弧，即将焊丝与母材瞬间接触并产生电流，从而形成电弧。而焊接电源的能量、送丝速度和焊丝的干伸长度等都会对引弧过程产生影响。其中，送丝速度是指焊丝的进给速度，干伸长度是指焊丝端头距焊接设备的导电嘴端部的距离。在引弧过程中，焊接设备输出的能量和送丝速度必须匹配，如果能量大，送丝慢，可能会造成焊丝烧断的现象；如果能量小，送丝快，可能会造成蹦丝现象。

现有熔化极焊接电源的引弧过程一般包括引弧初期阶段和引弧末期阶段。引弧初期阶段中采用较低的送丝速度进行送丝，以便于能量匹配，避免出现崩丝现象；现有技术虽然可以在一定程度上避免崩丝现象，但焊接效率也较低，不利于提高生产效率。特别是对于电动两轮车、三轮车、五金行业、钢木家具等大量需要薄板电焊工艺的场合，引弧效率低下对企业的生产影响较大。因而需要在保证引弧效果的前提下，提高引弧效率。

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。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，一种熔化极高速焊接的引弧控制方法，包括第一阶段，所述第一阶段包括：

确定引弧所需的基础能量；

根据焊丝和母材接触且产生电流时的送丝速度计算第一补偿量；

根据焊丝和母材接触且产生电流时的焊丝的干伸长度计算第二补偿量；

根据所述基础能量、所述第一补偿量和所述第二补偿量确定初始引弧能量；

根据所述初始引弧能量控制焊接设备的输出。

在本公开的一种示例性实施例中，所述初始引弧能量为所述引弧能量、所述第一补偿量和所述第二补偿量相加之和。

在本公开的一种示例性实施例中，所述引弧控制方法还包括第二阶段，所述第二阶段在所述第一阶段之后进行，且所述第二阶段包括：

获取当前电流，并判断所述当前电流是否小于第一阈值，所述第一阈值大于0；

在判断所述当前电流小于所述第一阈值后，根据当前送丝速度计算第三补偿量；

根据所述第三补偿量补偿所述焊接设备的输出。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二阶段还包括：

在判断所述当前电流小于所述第一阈值后，判断所述当前电流小于所述第一阈值的持续时间是否大于第一预设时间；

计算所述第三补偿量在判断所述当前电流小于所述第一阈值的持续时间大于所述第一预设时间后进行。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二阶段还包括：

在判断所述当前电流小于所述第一阈值的持续时间小于或等于所述第一预设时间后，判断所述当前电流是否等于0；

在判断所述当前电流等于0后，根据当前送丝速度计算第二引弧能量；

根据所述第二引弧能量控制所述焊接设备的输出。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二阶段还包括：

在判断所述当前电流等于0后，判断所述当前电流等于0的持续时间是否大于第二预设时间；

计算所述第二引弧能量在判断所述当前电流等于0的持续时间大于所述第二预设时间后进行。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二阶段还包括：

在判断所述当前电流等于0的持续时间小于或等于所述第二预设时间后，判断所述当前电流等于0的次数是否小于预设次数；

在判断所述当前电流等于0的次数大于或等于所述预设次数后，根据所述当前电流最后一次等于0时的送丝速度计算第三引弧能量；

根据所述第三引弧能量控制所述焊接设备的输出。

根据本公开的另一个方面，提供一种熔化极高速焊接的引弧控制装置，包括：

确定单元，确定引弧所需的基础能量；

第一计算单元，用于根据焊丝和母材接触且产生电流时的送丝速度计算第一补偿量；

第二计算单元，用于根据焊丝和母材接触且产生电流时的焊丝的干伸长度计算第二补偿量；

处理单元，用于根据所述基础能量、所述第一补偿量和所述第二补偿量确定初始引弧能量；

第一控制单元，用于根据所述初始引弧能量控制焊接设备的输出。

在本公开的一种示例性实施例中，所述引弧控制装置还包括：

判断单元，用于获取当前电流，并判断所述当前电流是否小于第一阈值，所述第一阈值大于0；

第三计算单元，用于在判断所述当前电流小于所述第一阈值后，根据当前送丝速度计算第三补偿量；

第二控制单元，用于根据所述第三补偿量补偿所述焊接设备的输出。

在本公开的一种示例性实施例中，所述初始引弧能量为所述引弧能量、所述第一补偿量和所述第二补偿量相加之和。

本公开的引弧控制方法及引弧控制装置，可根据初始引弧能量控制焊接设备输出的能量，该初始引弧能量可根据基础能量、第一补偿量和第二补偿量得到。其中，该基础能量可事先确定；第一补偿能量可根据焊丝和母材接触且产生电流时的送丝速度得出，从而便于使初始引弧能量与送丝速度匹配；同时，第二补偿能量可根据焊丝和母材接触且产生电流时的干伸长度得出，从而便于使初始引弧能量与干伸长度匹配。由此，该初始引弧能量可根据送丝速度和干伸长度自动调节，从而便于保证送丝速度、干伸长度和焊接设备输出的能量相匹配，有利于避免出现崩丝、焊丝烧断等现象，使引弧的成功率得到提升，避免了维修和更换等操作，有助于提高的引弧的效率，从而也使生产效率得到提高。

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示意性示出本公开引弧控制方法一实施方式中第一阶段的流程图。

图2示意性示出本公开引弧控制方法一实施方式中第二阶段的流程图一。

图3示意性示出本公开引弧控制方法一实施方式中第二阶段的流程图二。

图4示意性示出本公开引弧控制方法一实施方式中第二阶段的流程图三。

图5示意性示出本公开引弧控制方法一实施方式中第二阶段的流程图四。

图6示意性示出本公开引弧控制方法一实施方式中第二阶段的流程图五。

图7示意性示出本公开引弧控制装置一实施方式的方框图一。

图8示意性示出本公开引弧控制装置一实施方式的方框图二。

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、组元、装置、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“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

本示例实施方式中首先提供了一种熔化极高速焊接的引弧控制方法，如图1，本示例实施方式的熔化极高速焊接的引弧控制方法可以包括第一阶段，该第一阶段可以包括：

步骤S110、确定引弧所需的基础能量；

步骤S120、根据焊丝和母材接触且产生电流时的送丝速度计算第一补偿量；

步骤S130、根据焊丝和母材接触且产生电流时的焊丝的干伸长度计算第二补偿量；

步骤S140、根据所述基础能量、所述第一补偿量和所述第二补偿量确定初始引弧能量；

步骤S150、根据所述初始引弧能量控制焊接设备的输出。

本公开的引弧控制方法，在第一阶段，可根据初始引弧能量控制焊接设备输出的能量，该初始引弧能量可根据基础能量、第一补偿量和第二补偿量得到。其中，该基础能量可事先确定；第一补偿能量可根据焊丝和母材接触且产生电流时的送丝速度得出，从而便于使初始引弧能量与送丝速度匹配；同时，第二补偿能量可根据焊丝和母材接触且产生电流时的干伸长度得出，从而便于使初始引弧能量与干伸长度匹配。由此，该初始引弧能量可根据送丝速度和干伸长度自动调节，从而便于保证送丝速度、干伸长度和焊接设备输出的能量相匹配，有利于避免出现崩丝、焊丝烧断等现象，使引弧的成功率得到提升，避免了维修和更换等操作，有助于提高的引弧的效率，从而也使生产效率得到提高。

下面，将对本示例实施方式中的引弧控制方法的各步骤进行进一步的说明。

在步骤S110中，确定引弧所需的基础能量。

在本公开示例实施方式中，该基础能量可以是引弧所需能量的平均值，且该基础能量可通过实验数据或经验数据预先确定，可将该平均值作为基准值，焊接设备的输出可在该基准值的基础上调节。

在步骤S120中，根据焊丝和母材接触且产生电流时的送丝速度计算第一补偿量。

在本公开示例实施方式中，焊丝可采用碳钢焊丝、低合金结构钢焊丝、合金结构钢焊丝等多种类型的焊丝，在此不一一列举；母材即就是被焊接件，母材不作特殊限定，可以是钢板等。其中，计算第一补偿能量可包括：

检测焊丝和母材接触且产生电流时的送丝速度；

该送丝速度可利用专门的检测装置或者利用焊接设备自身的检测功能获得，也可以采用其它方式，只要能获得该送丝速度即可。且可以在焊丝和母材接触且产生电流时检测送丝速度；也可实时检测送丝速度，然后获取焊丝和母材接触且产生电流时的送丝速度。

然后可根据实验数据或经验数据计算出与该时刻的送丝速度对应的能量，即第一补偿能量，根据送丝速度计算上述能量的计算方法可采用现有的方法，在此不作特殊限定，只要能根据送丝速度确定相应的能量即可。

在步骤S130中、根据焊丝和母材接触且产生电流时的焊丝的干伸长度计算第二补偿量。

在本公开示例实施方式中，焊丝和母材参考步骤S120中的内容，在此不再赘述。其中，计算第二补偿能量可包括：

检测焊丝和母材接触且产生电流时的焊丝的干伸长度；

该干伸长度可利用专门的检测装置或者利用焊接设备自身的检测功能获得，也可以采用其它方式，只要能获得该干伸长度即可；可以在焊丝和母材接触且产生电流时检测干伸长度，也可实时检测干伸长度，然后获取焊丝和母材接触且产生电流时的干伸长度。

根据实验数据或经验数据得出与该时刻的干伸长度对应的能量，即第二补偿能量；

根据干伸长度计算上述能量的计算方法可采用现有的方法，在此不作特殊限定，只要能根据干伸长度确定相应的能量即可。

在步骤S140中，根据所述基础能量、所述第一补偿量和所述第二补偿量确定初始引弧能量。

在本公开示例实施方式中，该初始引弧能量可作为焊接设备的输出能量，该初始引弧能量可以是上述的基础能量、第一补偿量和第二补偿量相加之和，即初始引弧能量＝基础能量+第一补偿量+第二补偿量。从而可通过第一补偿量和第二补偿量对基础能量进行补偿，避免因送丝速度或干伸长度与引弧能量不匹配而发生断弧导致崩丝等现象，从而有利于保证引弧的成功率。

在步骤S150中，根据所述初始引弧能量控制焊接设备的输出。

在本公开示例实施方式中，可根据上述初始引弧能量实时调节焊接设备的输出，该焊接设备的输出，可为焊接电源输出的能量；该调节过程可自动进行也可手动进行，在此不作限定。

为了进一步提高焊接效率和成功率，本公开示例实施方式的引弧控制方法还可以包括第二阶段，且该第二阶段可在上述第一阶段之后进行，也就是说第二阶段可以在步骤S150后进行，如图2，第二阶段可以包括：

步骤S210、获取当前电流，并判断所述当前电流是否小于第一阈值，所述第一阈值大于0；

在本公开示例实施方式中，该当前电流可为焊接设备的焊接电源在一时刻的输出电流；该第一阈值可作为判定断弧的指标，其可由经验数据或实验数据获得；当电流小于该第一阈值时，则可以判定将要发生断弧，当电流大于或等于该第一阈值时，可判定电弧保持稳定，未发生断弧。同时，该第一阈值可为一大于0的值，因为若第一阈值为等于0时，说明电流已经消失，即已经发生断弧，需要重新引弧。

步骤S220、在所述当前电流小于所述第一阈值时，根据当前送丝速度计算第三补偿量；

在本公开示例实施方式中，当前电流小于第一阈值时，可直接检测当前送丝速度，即当前电流小于第一阈值时的送丝速度；并根据该当前送丝速度计算出第三补偿量，以便增大焊接设备的输出，防止发生断弧。其中，计算第三补偿量的方法可参考上述计算第一补偿量的方法，在此不再赘述。

步骤S230，根据所述第三补偿量补偿所述焊接设备的输出。

在本公开示例实施方式中，在当前电流小于第一阈值时，可对焊接设备的输出补偿一个上述第三补偿量，即在原有输出的基础上添加第三补偿量，使输出的能量增加，防止发生断弧。

在本公开示例实施方式中，由于上述当前电流小于第一阈值可能是因为将要发生断弧，还可能是因为电流的波动或检测误差等偶然因素，因此，需要排除这些偶然因素的影响，进一步的，如图3，本公开示例实施方式的引弧控制方法还可以包括：

步骤S240、在判断当前电流小于第一阈值后，判断当前电流小于第一阈值的持续时间是否大于第一预设时间；

由于电流的偶然波动或检测误差等偶然因素的影响，使得当前电流可能是偶然小于第一阈值的，并非真正的发生了断弧；因此，需要排除上述影响，可进一步判断当前电流小于第一阈值的持续时间，当该持续时间大于第一预设时间时，可判定并非偶然出现；可通过定时器等可计时的装置对上述持续时间进行计量，该第一预设时间可由经验数据或实验数据获得，可为100ms、50ms等。

步骤250、在判断当前电流小于第一阈值的持续时间大于第一预设时间后，根据当前送丝速度计算上述第三补偿量；

当前送丝速度的获得方式可参考上述检测焊丝和母材接触且产生电流时的送丝速度的方式，在此不再赘述。获得第三补偿量后可按照上述步骤S230对焊接设备的输出进行补偿，即就是在焊接电源的原有输出的基础上增加该第三补偿量。由此，可使送丝上升斜率提高，从而提高引弧效率，并可提高对断弧的判断的准确性，避免将偶然因素当做断弧，有利于提高引弧的成功率和效率。

如图4，本公开示例实施方式的引弧控制方法还可以包括：

步骤S260、在判断当前电流小于第一阈值的持续时间小于或等于第一预设时间后，判断当前电流是否等于0；

当前电流小于第一阈值的持续时间小于或等于第一预设时间，说明持续时间较短，但受到上述偶然因素的影响，当前电流可能只是偶然小于第一阈值；因此，可进行进一步的判断，在判断当前电流为0时，可判定发生断弧，判断当前电流是否等于0的过程可等同于判断是否发生断弧。

步骤270、在判断当前电流等于0时，根据当前送丝速度计算出第二引弧能量。

当前送丝速度可参考上文中的检测送丝速度的方式；由于当前电流为0，此时可判断发生了断弧，需要再次进行引弧，该第二引弧能量可为再次引弧所需的能量。

步骤280、根据该第二引弧能量控制焊接设备的输出，以便再次进行引弧。从而可避免电流的偶然变化或数据误差等偶然因素的影响，提高判断的准确性，以提高引弧成功率和效率。

更进一步的，如图5，在本公开示例实施方式的引弧控制方法还可以包括：

步骤290、在判断当前电流等于0后，可判断当前电流等于0的持续时间是否大于第二预设时间；

当前电流等于0的情况中，若当前电流等于0的持续时间较短，则也有可能是由电流的偶然波动或检测误差等因素造成，而非真正的断弧，因此，需要判断当前电流等于0的持续时间是否够长，即是否大于第二预设时间；该第二预设时间可由经验数据或实验数据获得，可为100ms、50ms等。

步骤310、当判断当前电流等于0的持续时间大于第二预设时间后，可根据当前送丝速度计算上述第二引弧能量。

若当前电流等于0的持续时间大于上述第二预设时间，则说明当前电流等于0已经持续了较长时间，并非偶然因素所造成，因此，可判定发生断弧；获得上述当前送丝速度的方式可参考上文。由此，进一步提高了对断弧判断的准确性，有利于使引弧的成功率和效率提高。

如图6，在本公开示例实施方式的引弧控制方法还可以包括：

步骤S320、在判断当前电流等于0的持续时间小于或等于第二预设时间后，判断当前电流等于0的次数是否小于预设次数；

在当前电流等于0的持续时间小于或等于第二预设时间的情况下，并非不可能出现断弧，当前电流频繁的多次的等于0的情况也可以判定为断弧；因此，可增加对当前电流等于0的次数的判断，若当前电流等于0的次数较多，即便其持续的时间较短，也同样可以判定为发出了断弧；该预设次数可以是2次，在当前电流等于0的次数大于或等于2次时，则可判定发生了断弧；该预设次数还可以是3、4等正整数，在此不再一一列举。

步骤S330、在判断当前电流等于0的次数大于或等于该预设次数后，根据当前电流最后一次等于0时的送丝速度计算第三引弧能量；

若该预设次数为2，则该当前送丝速度可为在当前电流第2次等于0时的送丝速度；同时，当前电流获得该当前送丝速度的方式可参考上文；该第三引弧能量可为再次引弧所需的能量。

步骤340、根据该第三引弧能量控制焊接设备的输出。

可根据该第三引弧能量调节焊接设备的焊接电源的输出能量，从而便于再次进行引弧，以提高引弧效率。从而更加准确的判断是否发生断弧，并控制焊接设备再次进行引弧，有利于提高引弧效率。

下述为本公开装置实施方式，可以用于执行本公开方法实施方式。对于本公开装置实施方式中未披露的细节，请参照本公开方法实施方式。

本公开示例实施方式还提供了一种熔化极高速焊接的引弧控制装置，如图7，该引弧控制装置可以包括：

确定单元1，确定引弧所需的基础能量；

第一计算单元2，用于根据焊丝和母材接触且产生电流时的送丝速度计算第一补偿量；

第二计算单元3，用于根据焊丝和母材接触且产生电流时的焊丝的干伸长度计算第二补偿量；

处理单元4，用于根据所述基础能量、所述第一补偿量和所述第二补偿量确定初始引弧能量；

第一控制单元5，用于根据所述初始引弧能量控制焊接设备的输出。

在本公开示例实施方式中，初始引弧能量为引弧能量、第一补偿量和第二补偿量相加之和，即初始引弧能量＝基础能量+第一补偿量+第二补偿量。

在本公开示例实施方式中，如图8，引弧控制装置还可以包括：

判断单元6，用于获取当前电流，并判断当前电流是否小于第一阈值，第一阈值大于0；

第三计算单元7，用于在判断当前电流小于第一阈值后，根据当前送丝速度计算第三补偿量；

第二控制单元8，用于根据第三补偿量补偿焊接设备的输出。

需要说明的是，上述第一控制单元5和第二控制单元8可以是同一控制元件，也可以是不同的控制元件。

上述引弧控制装置中各单元的具体细节已经在对应的引弧控制方法中进行了详细描述，因此此处不再赘述。

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。

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。