大功率双丝脉冲mig焊低频调制型双脉冲控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高效化焊接技术领域，特别涉及大功率双丝脉冲MIG焊技术领域，具体涉及一种大功率双丝脉冲MIG焊低频调制型双脉冲控制系统。
【背景技术】
[0002]作为焊接技术创新的重要支撑点，高效化焊接主要体现在焊接厚板时提高熔敷效率，改善焊接接头质量。实现高效化焊接，关键在于焊接电流的进一步提高。大功率双丝脉冲MIG焊是高效化焊接的主要方式之一，比传统的双丝脉冲MIG焊有着明显的优点，焊接电源输出的大电流(脉冲峰值电流大于630A)作用在焊丝上，主从电弧会形成一个熔池，两个电弧产生射滴过渡的熔滴使熔池宽且深，可明显提高焊接效率。但大功率双丝脉冲MIG焊采用大电流输出，电流所产生的磁场强度增大，使得双电弧相互作用力增大，导致严重的双电弧干扰；大功率双丝脉冲MIG焊对材料的热输入大，因此引起焊缝区及热影响区晶粒粗大，严重降低了材料的韧性，一些结构焊接后需要进行热处理，使其应用受到限制。低频调制型双脉冲是在常规单脉冲的基础上设计的一种新工艺方法。低频调制型双脉冲的两种脉冲交互作用可优化大功率双丝脉冲MIG焊大功率双电弧干扰和焊缝成形质量。目前关于单丝单脉冲焊接和单丝低频调制型双脉冲焊接以及双丝单脉冲焊接国内外已有较多研究，但是关于大功率双丝脉冲MIG焊低频调制型双脉冲焊接的研究尚属空白。大功率双丝脉冲MIG焊低频调制型双脉冲焊接能提高焊缝成形质量和焊接效率。
[0003]由此可见，现有的大功率双丝脉冲MIG焊技术，主要有以下几个方面的缺点:
[0004](1)大功率双丝脉冲MIG焊由于双丝之间距离较近，如果将常规双丝焊中的电流规律应用到大电流双丝焊接，即只是单纯增大双丝焊的两路脉冲电流，那么电流所产生的磁场将相应增大，使得双电弧相互作用力增大，导致严重的双电弧干扰，干扰情况随功率增大而进一步增大，双电弧间歇性断弧时常发生，导致焊接过程不稳定，无法实现理想的高效化焊接过程，焊接效果比常规的630A以下双丝脉冲MIG焊差，甚至比单电弧焊接更差，无法体现大功率双丝焊接的优点。
[0005](2)大功率双丝脉冲MIG焊对材料的热输入大，引起焊缝区及热影响区晶粒粗大，严重降低了材料的韧性，一些结构焊接后需要进行热处理，使其应用受到限制。
[0006]目前关于单丝单脉冲焊接、单丝低频调制型双脉冲焊接以及双丝单脉冲焊接国内外已有较多研究，但是关于大功率双丝脉冲MIG焊低频调制型双脉冲焊接的研究尚属空白。例如现有技术文献资料中的“低频调制型脉冲MIG焊接方法的工艺特点”(仝红军，上山智之.焊接，2001.11)，虽然该焊接方法能得到美观的鱼鳞状焊缝表面，扩大可焊接头间隙的范围，有效抑制焊接气孔缺陷的发生，细化晶粒，降低裂纹敏感性，但仅局限于峰值电流小于630A的单丝脉冲MIG焊，不是双丝脉冲MIG焊，其输出功率远小于本发明所应用的大功率双丝脉冲MIG焊，不能实现高效化焊接。
【发明内容】
[0007]为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种大功率双丝脉冲MIG焊低频调制型双脉冲控制系统。
[0008]本发明通过低频调制型双脉冲作用于大功率双丝脉冲MIG焊过程，调节双电弧电流磁场的场强及分布情况，优化大功率双电弧之间的电磁力的相互作用情况，减小大功率双电弧相互干扰，通过改变双丝的输出相位关系，增强熔池搅拌，减少气孔缺陷的发生几率，同时降低热输出，细化焊缝区及热影响区晶粒，获得美观的鱼鳞纹焊缝，从而提高焊接过程稳定性、优化焊缝组织和提高焊缝成形质量。
[0009]本发明的技术方案:
[0010]一种大功率双丝脉冲MIG焊低频调制型双脉冲控制系统，包括为前丝提供电流并协同控制整个系统的主机电源及为后丝提供电流的从机电源，所述主机与从机电源通过CAN总线相连；
[0011]所述主机电源及从机电源均包括两台主电路及控制电路，所述两台主电路一端与三相交流连接，另一端并联后与电弧负载连接，所述主电路包括功率变换模块；
[0012]所述控制电路包括人机界面模块、DSP数字化协同控制模块，高频驱动模块、及电压电流检测模块；
[0013]所述高频驱动模块的一端与功率变换模块的一端连接，另一端与DSP数字化协同控制模块的PWM端连接；
[0014]所述电压电流检测模块一端与电弧负载连接，另一端与DSP数字化协同控制模块的A/D输入端连接；
[0015]所述人机界面模块与DSP数字化协同控制模块相互连接。
[0016]所述DSP数字化系统控制模块内置eCAN模块实现主机和从机之间的数字化协同控制，从而实现同步、交替和随机三种低频调制型双脉冲相位输出。
[0017]所述DSP数字化协同控制模块具体为TMS320F28335。
[0018]所述DSP数字化协同控制模块内置产生PWM信号的ePWM输出模块。
[0019]所述DSP数字化协同控制模块通过PWM波形调制实现同步、交替及随机三种低频调制型双脉冲，低频调制型双脉冲包括强脉冲群和弱脉冲群。
[0020]所述同步相位低频调制型双脉冲的两路双脉冲电流同时到达峰值；交替相位低频调制型双脉冲的两路双脉冲电流波形相差180° ;随机相位低频调制型双脉冲的两路双脉冲电流到达峰值的时间不同。
[0021]通过低频脉冲对高频脉冲的峰值电流和脉冲时间进行周期性切换，获得周期性变化的两路强弱脉冲群，通过低频调制型双脉冲提高双电弧的刚性，双电弧作用于熔池增强熔池搅拌，减少气孔缺陷的发生几率，降低热输出，细化焊缝区及热影响区晶粒。
[0022]双丝熔滴在低频调制型双脉冲作用下以射滴过渡的形式过渡到熔池，熔滴携带着大量的热能和动能冲击熔池，对熔池产生强烈冲击作用，从而对熔池产生搅拌作用，达到减少气孔缺陷的发生几率，降低热输出，细化焊缝区及热影响区晶粒的效果。
[0023]所述低频调制型双脉冲频率低，其频率远远低于传统脉冲MIG焊的频率，而熔池自身振动的频率也很低，DSP数字化协同控制模块调制低频调制型双脉冲的频率，使其频率范围与熔池自身固有的频率范围接近，使熔池产生共振，而进一步促进接头性能的提高。
[0024]本发明的有益效果:
[0025](1)焊接效率高。传统双丝焊相比单丝焊效率已然有较大的提升，大功率双丝脉冲MIG焊由于采用粗焊丝(直径1.6以上)在大电流(单丝峰值电流630A以上)热作用下产生的熔滴量大，熔池宽而深，能很快填满大厚板焊件的坡口，大功率双电弧共同在一个熔池上燃烧，总的热输入远大于传统的单丝电流在630A以下的双丝焊热输入，易于实现一次成型焊接，而传统双丝焊往往需要几至几十道、层焊缝才能填满大厚板焊接坡口，因此可以大大提高焊接速度和熔敷效率。
[0026](2)大大减少大功率双电弧相互干扰。大功率双丝脉冲MIG焊由于双丝之间距离较近，如果将常规双丝焊中的电流规律应用到大电流双丝焊接，即只是单纯增大双丝焊的两路脉冲电流，那么电流所产生的磁场将相应增大，使得双电弧相互作用力增大，导致严重的双电弧干扰，干扰情况随功率