一种基于铝材料的自适应焊接系统及方法与流程

本发明涉及焊接技术领域，更具体涉及一种基于铝材料的自适应焊接系统及方法。

背景技术

为了应对排放法规的要求并迎合消费者偏好，汽车制造中广泛采用新材料，如金属铝、金属镁、碳纤维、先进高强度钢。目前，自适应技术已经再钢材电阻焊领域被证实是克服扰动因素，控制焊点质量的有效手段，但钢材的自适应技术并不适应用于铝材焊接。

钢材电阻焊接的自适应技术不能适应铝材焊接的特点，对比铝材和钢材的特性来分析：1：铝材比钢材有更低的材料电阻，即更高的导电性，所以分流对铝焊接的影响更大，因此需要在更短的时间内提供更大的焊接电流。2：铝材料比钢材料的热膨胀系数大50％，所以在焊接压力对铝材的影响更大，而钢材焊接的自适应技术没有对焊接的压力进行监控，无法保证焊接质量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于钢材的自适应技术并不适合用于铝材。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，具体技术方案如下：

一种基于铝材料的自适应焊接系统，包括：焊接控制柜、焊钳、变压器、压力传感器、电缸、电流传感器、电压传感器、pc机；所述焊接控制柜与所述焊钳连接，所述焊钳与所述变压器、所述压力传感器、所述电缸连接，所述变压器与所述电流传感器、所述电压传感器连接，所述pc机与所述焊接控制柜连接；所述焊接控制柜包括压力信号采集器、漏电监测、电源；所述压力信号采集器、所述漏电监测、所述电源都与所述焊接控制器连接，所述焊接控制器与所述焊钳连接，所述焊接控制器与所述焊钳、所述pc机连接。

优选地，所述系统包括至少一个焊接控制器。

优选地，所述焊接控制器选用psi64c0.632w1。

优选地，所述系统包括至少一个变压器。

优选地，所述变压器选用psg6180。

一种基于铝材料的自适应焊接方法，包括以下具体步骤：

步骤1：选择合格焊点的工艺参数曲线作为合格样本曲线，并将合格样本曲线保存至焊接控制器中，其中，工艺参数包括电流、电压、压力、电阻，并在pc机上安装专门焊接调试软件进行设置调试以及显示；

步骤2：对需要焊接的工件进行预热处理，当所焊接的工件发生扰动时，通过将焊接的工件的压力曲线与合格样本的压力曲线进行对比，从而调整焊接电流，消除焊接扰动；

步骤3：进行预热处理后，再对所焊接的工件进行主焊接，通过焊接控制器控制焊接的各项工艺参数，焊接变压器输出电流焊接工件；

步骤4：在主焊接过程中通过电流传感器、电压传感器、压力传感器对焊接工件的电流、电压、压力进行监测并求出电阻，然后分别与合格样本的电流、电压、电阻、压力的曲线进行对比，实时调整焊接电流，保证焊点合格。

优选地，所述步骤1中所述选择合格焊点的工艺参数曲线作为合格样本曲线的具体步骤为：

选多组样件进行测量，记录每组样件的电流、电压、压力，并建立每组样件的电流、电压、电阻、压力的曲线，再将每组样件进行比较，选一组焊点效果最好的样件作为合格样本，并将合格样本的曲线作为之后所焊接工件的参照样本曲线。

优选地，所述步骤2中所述对需要焊接的工件进行预热处理的具体过程为：

采用电流对焊接的工件进行一个短时间的预热处理；预热处理结束时，实际电阻值和设定的电阻值进行对比，如果实际的电阻值过高，则终止焊接并输出报错信息，如果电阻值正确，则继续，进入焊接阶段。

优选地，所述步骤4中所述调整焊接电流的具体步骤为：

当焊接工件时，压力传感器将所采集的压力值传输到焊接控制器，焊接控制器将所采集的压力值与合格样本的压力曲线进行比较，当实际压力值低于样本压力值时，焊接控制器判断出此时工件焊接热量偏小，则焊接控制器增大焊接电流，通过增大焊接电流使工件受热膨胀，从而使电极两端受到的力增大，压力传感器将监测的压力值再反馈给焊接控制器。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明中针对铝材电阻焊接中，多种扰动因素下，铝材焊接也能够实现自适应技术，铝材点焊自适应技术能够在焊接过程中记录压力信号，能够改善质量监控系统对飞溅的识别，大大提高监控系统对焊接质量的评判水平，提高了目前的质量监控，与传统铆接技术相比，降低生成成本；增加工件的生产性，改善连接质量；改善了工艺安全性。

附图说明

图1为本发明实施例的一种基于铝材料的自适应焊接系统的结构示意图。

图2为本发明实施例的一种基于铝材料的自适应焊接方法的流程示意图。

图3为本发明实施例的一种基于铝材料的自适应焊接方法的采集样本的曲线示意图。

图4为本发明实施例的一种基于铝材料的自适应焊接方法的焊板加胶时的曲线示意图。

图5为本发明实施例的一种基于铝材料的自适应焊接方法的焊枪抖动时的曲线示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种基于铝材料的自适应焊接系统，包括：焊接控制柜、焊钳、变压器、压力传感器、电缸、电流传感器、电压传感器、pc机；焊接控制柜与焊钳连接，焊钳与变压器、压力传感器、电缸连接，变压器与电流传感器、电压传感器连接，pc机与焊接控制柜连接；焊接控制柜包括压力信号采集器、漏电监测、电源；压力信号采集器、漏电监测、电源都与焊接控制器连接，焊接控制器与焊钳连接，焊接控制器与焊钳、pc机连接。其中，中频控制器选用psi64c0.632w1，变压器选用psg6180。

如图2所示，一种基于铝材料的自适应焊接方法，包括以下具体步骤：

步骤1：选择合格焊点的工艺参数曲线作为合格样本曲线，并将合格样本曲线保存至焊接控制器中，其中，工艺参数包括电流、电压、压力、电阻，并在pc机上安装专门焊接调试软件进行设置调试以及显示。

具体的，选多组样件进行测量，记录每组样件的电流、电压、压力，并建立每组样件的电流、电压、电阻、压力的曲线，再将每组样件进行比较，选一组焊点效果最好的样本作为合格样本，并将合格样本的曲线作为之后所焊接工件的参照样本曲线。其中，合格样本的电阻曲线用于监测工件的电阻是否处于正常范围，合格样本的压力曲线用于确定焊接过程中的电流。如图3所示选取2.5mm+2.5mm的工件作为样本的曲线图。

步骤2：对需要焊接的工件进行预热处理，当所焊接的工件发生扰动时，通过将焊接的工件的压力曲线与合格样本的压力曲线进行对比，从而调整焊接电流，消除焊接扰动。其中，预热处理的具体过程为：

采用一个小电流，进行一个短时间的预热处理；预热处理结束时，实际电阻值和设定的电阻值进行对比，如果实际的电阻值过高，则终止焊接并输出报错信息，如果电阻值正确，则继续，进入焊接阶段。

步骤3：进行预热处理后，再对所焊接的工件进行主焊接，通过焊接控制器控制焊接的各项工艺参数，焊接变压器输出电流焊接工件。

步骤4：在主焊接过程中通过电流传感器、电压传感器、压力传感器对焊接工件的电流、电压、压力进行监测并求出电阻，然后分别与合格样本的电流、电压、电阻、压力的曲线进行对比，实时调整焊接电流，保证焊点合格。

具体的，调整焊接电流的具体步骤为：

当焊接工件时，压力传感器将所采集的压力值传输到焊接控制器，焊接控制器将所采集的压力值与合格样本的压力曲线进行比较，当实际压力值低于样本压力值时，焊接控制器判断出此时工件焊接热量偏小，则焊接控制器增大焊接电流，通过增大焊接电流使工件受热膨胀，从而使电极两端受到的力增大，压力传感器将监测的压力值再反馈给焊接控制器。

例如，当工件的板件加胶时，电阻r增大，则焊钳所接触电阻发生扰动，焊接工件的压力减少，从而电流值不能满足将工件焊接上。压力传感器将所采集的压力值传输到焊接控制器，焊接控制器将所采集的压力值与合格样本的压力曲线进行比较，焊接控制器进行比较后判断出此时工件表面焊接时热量偏小，则焊接控制器增大电流，通过增大电流使工件受膨胀，从而增大压力，使得焊钳所焊接工件的电阻值降低至合格样本的电阻值的合理波动范围内。如图4所示，2.5mm+2.5mm+2.5mm加胶曲线图，其中，电流、压力、电压、电阻的曲线值都发生了变化，对工件上有胶进行融化，终止实现工件焊接成功，通过参考压力曲线与实际测量压力值比较，通过压力对发生热量变化的情况进行自适应的过程。

如图5所示，焊枪抖动时的焊接工件时的曲线图，其中，电流、压力、电压、电阻的曲线值都发生了变化，对焊枪抖动进行调节，终止实现工件焊接成功，通过参考压力曲线与实际测量压力值比较，通过压力对发生热量变化的情况进行自适应的过程。则图3、图4、图5比较后，随着时间t的变化，通过自适应技术改变电流，达到焊接的焊点是合格焊点。

综上，针对铝材电阻焊接中，多种扰动因素下，铝材点焊自适应技术能够在焊接过程中记录压力信号，且压力是一个独立的测量值，能够改善质量监控系统对飞溅的识别，大大提高监控系统对焊接质量的评判水平，提高了目前的质量监控，与传统铆接技术相比，降低生成成本；增加工件的生产性，改善连接质量；改善了工艺安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。