专利名称：双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法
技术领域：
本发明涉及一种双电弧高速埋弧焊过程控制方法，具体是涉及一种双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法，属于高速埋弧焊质量控制技术领域。
背景技术：
埋弧焊过程包括引燃电弧、焊接和熄弧三个阶段。对于引燃电弧，一般要求是先使焊丝与焊件接触短路，焊机启动后通过缓慢送丝引燃电弧；电弧引燃后，行走机构先不移动，待电弧燃烧稳定后，要求焊机能自动地按预先选定的焊接工艺参数如焊接电流、电弧电压、焊接速度等进行焊接，并能保证这些参数在整个焊接过程中稳定；焊接结束时，焊机要求先停止行走和降低焊接电流、电压，利用电弧回烧填满弧坑，最后切断焊接电源和送丝， 这样既能填满弧坑又不至于焊丝与焊件粘住，而且使焊丝末端结球有利于再次起弧，并使得焊缝的首尾大小相当并且焊接过程均勻成形。显然，单根焊丝引弧、熄弧和焊接过程自动化控制比较简单，在实际中也容易实现。但是，在双丝埋弧焊接过程中，由于各焊丝(串列) 不在同一位置，每根焊丝需按一定时序关系引弧、收弧才能获得好的焊接效果。现在的双丝串列共熔池埋弧焊，焊缝的头、尾位置总是存在一小段距离较窄的焊缝，而且焊缝收弧位置出现下塌现象。产生这一现象的原因是，在双丝串列共熔池埋弧焊过程中，两根焊丝是处于一前一后的位置而且随着焊枪沿着一个方向移动，起弧时，如两根焊丝同时起弧燃烧，起弧后总存在一段等于两根焊丝间距的窄焊缝，这部分是后面焊丝电弧熔池作用下所形成的焊缝；收弧时，如两根焊丝同时熄灭，焊接收弧后总存在一段等于两根焊丝间距的窄焊缝，这部分是前面焊丝电弧熔池作用下所形成的焊缝；收弧位置下塌现象明显是由于两电弧对工件的热量输入比较大，工件焊缝区域温度较高，收弧时，如两根焊丝同时熄灭，前面焊丝电弧燃烧会形成较大的弧坑而不能完全填充，这样形成的焊缝在外观上焊缝的头、尾位置总存在一小段距离较窄的焊缝而且收弧位置下塌明显。目前，双丝串列共熔池埋弧焊焊缝都存在这一现象，原因在于所使用的双丝埋弧焊装备是采用模拟控制， 两焊丝起弧、收弧缺少相应的时序或协调控制。
发明内容
本发明提供一种双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法，该方法能够有效地避免双丝串列埋弧焊在焊缝头尾因只受到单电弧熔池的作用而出现较窄的焊缝，而且能够降低收弧位置焊缝的下塌程度，获得良好的焊缝成形质量。本发明的双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法，通过设计一定的时序及协调关系对焊接系统主体装备两台弧焊电源、送丝和行走机构的起、停动作进行控制。该控制方法采用的焊接系统具有主焊接电源、从焊接电源、主送丝机、从送丝机、 焊炬、行走机构、计算机装置、接口电路和焊接控制装置。其中主焊接电源、从焊接电源分别给焊炬所夹持的前焊丝、后焊丝供电；主焊接电源、从焊接电源分别通过接口电路与焊接控制装置进行信号传输；主送丝机、从送丝机分别用于前焊丝、后焊丝的进给，并分别有接口与焊接控制装置进行信号传输；行走机构有接口与焊接控制装置进行信号传输，用于前焊丝和后焊丝的行走；焊接控制装置与计算机装置通过接口电路连接，计算机装置给出的信号被传输给焊接控制装置。本发明的双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法包括以下步骤a)在双丝串列埋弧焊的起弧位置，首先启动主焊接电源，使得前焊丝与母材之间形成空载电压，同时启动行走机构和主送丝机，并进行慢送丝，由主焊接电源提供的起弧电流使前焊丝产生电弧，前焊丝产生电弧后，主焊接电源按设定焊接电流供电，慢送丝变为正常送丝，此时从焊接电源和从送丝机不工作；b)当后焊丝移到前焊丝起弧位置时，启动从焊接电源，使得后焊丝与母材之间形成空载电压，同时启动从送丝机进行慢送丝，由从焊接电源提供的起弧电流使后焊丝产生电弧，实现双焊丝在同一位置起弧，后焊丝产生电弧后，从焊接电源按设定焊接电流供电， 慢送丝变为正常送丝；c)在双丝串列埋弧焊的收弧位置，首先停止主送丝机而停止前焊丝的送丝，主焊接电源延时一定时间后停止供电，行走机构继续行走；d)当后焊丝移到前焊丝收弧位置时，立即停止从送丝机、行走机构而停止后焊丝的送丝，最后从焊接电源延时一定时间后停止供电，实现双丝在同一位置收弧。本发明采用上述双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法，对两台主从焊接电源的起弧电流、送丝速度和行走机构等进行协调控制，从而实现按一定的时序和协调关系对前后两焊丝的起弧与收弧进行控制。在焊接开始前，首先设置好相关工艺参数前丝电压、前丝电流、后丝电压、后丝电流，焊接速度(对应行走速度)等。双丝串列埋弧焊稳定焊接过程要求主焊接电源设定的焊接电流大于从焊接电源设定的焊接电流，而前焊丝的焊接电压需小于后焊丝的焊接电压，为保证后丝的顺利起弧，后焊丝起弧前其端部距离母材表面有一定高度，起弧电流的大小根据焊丝的粗细确定各自的范围。起弧时，先启动主焊接电源，同时启动行走机构、从送丝机，前焊丝在起弧位置起弧成功后，小车以预设速度前进，待后焊丝到达前焊丝起弧位置时，启动从焊接电源和从送丝机，实现双丝在同一位置起弧，避免了焊缝在起弧位置变窄这一现象。前后焊丝起弧成功后，按预设的工艺参数进行焊接。收弧时，在收弧位置，先停止主送丝机而停止前焊丝的送丝，行走机构继续行走， 主焊接电源延时一定时间后停止供电；当后焊丝移动到收弧位置时，立即停止从送丝机、行走机构而停止后焊丝的送丝，最后从焊接电源延时一定时间后停止供电，实现双丝在同一位置收弧，避免了焊缝在收弧位置变窄、下榻现象。其中，从焊接电源和从送丝机的启动滞后于主焊接电源和主送丝机的启动一定时间，该时间由前焊丝与后焊丝的间距以及焊接速度决定；后焊丝起弧前其端部距离母材表面有一定高度；前后焊丝都起弧后主焊接电源供给前焊丝的焊接电流大于从焊接电源供给后焊丝的焊接电流；收弧时从焊接电源和从送丝机的停止滞后于主焊接电源和主送丝机的停止一定时间，该时间由前焊丝与后焊丝的间距以及焊接速度决定。根据本发明的控制方法，进行双丝串列埋弧焊，能够分别实现前后焊丝在不同时刻可靠的起弧，保证整段焊缝都同时作用在前后两电弧形成的熔池下，这样可以有效地避免焊缝在起弧和收弧位置由于仅受单电弧熔池的作用而出现一段窄焊缝和收弧位置下塌现象，从而能够获得良好的焊缝成形质量。
图1为本发明的双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法所采用的焊接系统的系统原理结构图；图2为本发明的双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法的时序图；图3(a)_(b)为本发明的双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法所成形的焊缝示意图；图4(a)_(b)为现有方法的双丝串列埋弧焊所成形的焊缝示意图。图中的附图标记说明S焊接系统C0计算机装置PA、I\i、从焊接电源FaJb主、从送丝机Te行走机构T 焊炬1N、2N 导电嘴1焊丝间距Wf、Wb前、后焊丝If、Ib焊接电流Itl起弧电流Vk空载电压Vf、Vb焊接电压Ifg, Ibg焊接电流给定信号Vfg, Vbg焊接电压给定信号Pqtb, Pqtf焊接电源启停信号
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的具体实施方式
做进一步详细说明，但是本发明的实施方式并不局限于此。图1示出本发明双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法所采用的焊接系统。参见图示的系统原理结构图，本实施例的焊接系统S具有主、从焊接电源PA、PB，主、从送丝机Fa、 Fb (也可称为前丝送丝机和后丝送丝机)，焊炬T，行走机构Τκ，计算机装置‘接口电路Cj和焊接控制装置Cw。该焊接系统用于双丝串列埋弧焊工艺。主、从焊接电源PaIb分别给前、后焊丝Wf、Wb供电(注本文中，下标f表示“前”， 下表b表示“后”，分别对应于前焊丝和后焊丝，下同)，使它们各自产生电弧。主、从焊接电源PA、Pb分别通过接口电路Cj与焊接控制装置Cw进行信号传输。由焊接控制装置Cw的电流、电压给定电路给出的焊接电流给定信号Ifg、Ibg、焊接电压给定信号Vfg、Vbg实现主、从焊
Cj接口电路 Cw焊接控制装置 Wfg、Wgb送丝速度给定信号 vfw> vbw送丝速度 Wqtf^ffqtb送丝机启停信号 IVg行走速度给定信号 vw焊接速度 Trqt行走机构启停信号 af> ab电弧 Wp熔池 Ws焊缝 Wh焊剂 Bffl母材 B起弧位置 C收弧位置接电源PA、I\的电流If、Ib、电压Vf, Vb的设定值，并由焊接控制装置Cw给出启动、停止信号 Pqtf> Pqtb以控制主、从焊接电源PA、I\的启停。主、从送丝机FaIb分别用于前、后焊丝Wf、Wb的进给，主、从送丝机FaIb均有直流电机、送丝轮等部件(图中未示出)以实现前、后焊丝wf、Wb的进给，主、从送丝机FA、!^b分别有接口与焊接控制装置Cw进行信号传输，由焊接控制装置Cw的送丝速度设定电路给出送丝速度给定信号Wfg、Wbg以实现主、从送丝机FaIb送丝速度的设定值vfw、vbw，并由焊接控制装置Cw给出启动、停止信号WqtPWqtb以控制主、从送丝机FA、h的启停。行走机构Tk用于前焊丝Wf和后焊丝Wb沿一定方向的行走，行走机构Tk有接口与焊接控制装置Cw进行信号传输。行走机构Tk由焊接控制装置Cw的行走速度设定电路给出行走速度给定信号Trg以实现行走机构Tk速度的设定值(对应于焊接速度Vw)，并由焊接控制装置Cw给出启动、停止信号以控制行走机构Tk的启停。焊接控制装置Cw与计算机装置Q通过接口电路Ct连接，可通过计算机装置Q给出的信号间接实现主、从焊接电源PA、Pb的电流、电压设定值及启停，主、从送丝机Fa、Fb的送丝速度的设定值及启停和行走机构Tk速度的设定值及启停。焊炬T具有两个导电嘴1N、2N，每个导电嘴中空通孔，通孔直径有3mm、4mm、5mm等规格，两个导电嘴IN、2N的中心距离对应于焊丝间距1。双丝串列埋弧焊过程中，前、后焊丝 Wf、Wb分别从导电嘴1N、2N的通孔中穿过，焊炬T安装在行走机构Tk上，由行走机构Tk带着焊炬T沿焊接方向上移动。接下来，参照图2，对焊接系统S的双电弧串列埋弧焊起弧与收弧控制方法的时序进行说明。在t(l时刻，B点位置，开始启动主焊接电源PA，使得前焊丝Wf与母材Bm之间形成空载电压vk，并由焊接控制装置Cw的电流给定电路给出起弧电流的给定信号，设定起弧电流I,，同时由焊接控制装置Cw给出启停信号IVfWtltf启动行走机构Tk和主送丝机Fa(前丝送丝机)，此时前焊丝Wf进给速度比稳定焊接时的速度慢。此时，从焊接电源I3b和从送丝机(后丝送丝机)不工作，后焊丝Wb的端部距离母材Bm的表面有一定高度。在tl时刻，前焊丝Wf产生电弧 后，主焊接电源Pa按设定焊接电流If供电，主送丝机Fa按设定送丝速度送丝，此时从焊接电源和从送丝机!^b不工作。在t2时刻，B点位置，开始启动从焊接电源IV使得后焊丝Wb与母材Bm之间形成空载电压vk，并由焊接控制装置Cw的电流给定电路给出起弧电流的给定信号，设定起弧电流 Itl(电源向焊丝提供的起弧电流大小由焊丝直径粗细决定)，同时由焊接控制装置Cw给出启停信号启动从送丝机IV此时后焊丝Wb进给速度比稳定焊接时的速度慢。其中，t(l到t2这段时间(起弧时从焊接电源和从送丝机的启动滞后于主焊接电源和主送丝机的启动一定时间)T1由焊丝间距1及焊接速度Vk决定，即T1 = 1/νκ。在、时刻，后焊丝Wb产生电弧后，从焊接电源按设定焊接电流供电，从送丝机 !V漫送丝变为正常送丝。在t3_t4时刻之间，前后焊丝Wf、Wb都按给定电流、给定电压进行焊接。此时，主焊接电源Pa供给前焊丝Wf的焊接电流大于从焊接电源供给后焊丝Wb的焊接电流。在t4时亥lj，C点位置，停止主送丝机Fa即停止前焊丝Wf的送丝，同时延时到t5时刻停止主焊接电源Pa的供电，行走机构Tk继续行走，从送丝机!^b和从焊接电源继续工
7作。在t6时刻，C点位置，停止从送丝机!^b即停止后焊丝Wb的送丝，行走机构Tk停止行走，同时延时到t7时刻停止从焊接电源的供电。其中，t4到t5这段时间是收弧时前焊丝Wf停止送丝后主焊接电源Pa供电的延时时间，延时时间在一定范围内(见表1);、到〖7这段时间是收弧时后焊丝Wb停止送丝后从焊接电源I3b供电的延时时间，延时时间在一定范围内(见表1);、到、这段时间表示收弧时从焊接电源I3b和从送丝机的停止滞后于主焊接电源Pa和主送丝机Fa的停止一定时间 T2,其由焊丝间距1及焊接速度决定，即T2 = 1/νκ。上述控制过程中各个参数可以根据下表进行选择表1本实施例各参数的可选范围
权利要求
1.一种双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法，该控制方法采用的焊接系统( 具有主焊接电源(pA)、从焊接电源(pB)、主送丝机αυ、从送丝机og、焊炬(τ)、行走机构eg、 计算机装置(C》、接口电路(Cj)和焊接控制装置(Cw)；其中，主焊接电源(PA)、从焊接电源 (Pb)分别给焊炬⑴夹持的前焊丝(Wf)、后焊丝(Wb)供电，主焊接电源(PA)、从焊接电源 (Pb)分别通过接口电路(Ct)与焊接控制装置(Cff)进行信号传输；主送丝机(Fa)、从送丝机 (Fb)分别用于前焊丝(Wf)、后焊丝(Wb)的进给，并分别有接口与焊接控制装置(Cw)进行信号传输；行走机构(Tk)有接口与焊接控制装置(Cw)进行信号传输，用于前焊丝(Wf)和后焊丝(Wb)的行走；焊接控制装置(Cw)与计算机装置(Q)通过接口电路(Ct)连接，计算机装置(Ctj)给出的信号被传输给焊接控制装置(Cw)；该控制方法包括以下步骤a)在双丝串列埋弧焊的起弧位置(B)，首先启动主焊接电源(PA)，使得前焊丝(Wf)与母材(Bm)之间形成空载电压(Vk)，同时启动行走机构(Tk)和主送丝机( ，并进行慢送丝， 由主焊接电源(Pa)提供的起弧电流(I,)使前焊丝(Wf)产生电弧，前焊丝(Wf)产生电弧后， 主焊接电源(Pa)按设定焊接电流(If)供电，慢送丝变为正常送丝，此时从焊接电源(Pb)和从送丝机(Fb)不工作；b)当后焊丝(Wb)移到前焊丝(Wf)起弧位置⑶时，启动从焊接电源(Pb)，使得后焊丝 (Wb)与母材(Bm)之间形成空载电压(Vk)，同时启动从送丝机坑)进行慢送丝，由从焊接电源(I3b)提供的起弧电流(I,)使后焊丝(Wb)产生电弧，实现双焊丝在同一位置起弧，后焊丝 (Wb)产生电弧后，从焊接电源(I3b)按设定焊接电流(Ib)供电，慢送丝变为正常送丝；c)在双丝串列埋弧焊的收弧位置(C)，首先停止主送丝机(Fa)而停止前焊丝(Wf)的送丝，主焊接电源(Pa)延时一定时间后停止供电，行走机构(Tk)继续行走；d)当后焊丝(Wb)移到前焊丝(Wf)收弧位置(C)时，立即停止从送丝机(Fb)、行走机构 (Te)而停止后焊丝(Wb)的送丝，最后从焊接电源(Pb)延时一定时间后停止供电，实现双焊丝在同一位置收弧。
2.根据权利要求1所述的双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法，其特征在于所述主焊接电源(Pa)设定的焊接电流(If)大于所述从焊接电源O3b)设定的焊接电流(Ib)，所述前焊丝(Wf)的焊接电压(Vf)需小于所述后焊丝(Wb)的焊接电压(Vb)。
3.根据权利要求1或2所述的双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法，其特征在于起弧时，所述从焊接电源(Pb)和从送丝机(Fb)的启动滞后于所述主焊接电源(Pa)和主送丝机(Fa)的启动一定时间(T1),该时间由前焊丝与后焊丝的间距⑴和行走速度(Vk)决定。
4.根据权利要求3所述的双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法，其特征在于所述后焊丝(Wb)起弧前其端部距离母材(Bm)表面有一定高度。
5.根据权利要求4所述的双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法，其特征在于收弧时， 所述从焊接电源(Pb)和从送丝机(Fb)的停止滞后于所述主焊接电源(Pa)和主送丝机(Fa) 的停止一定时间(T2),该时间由前焊丝与后焊丝的间距⑴和行走速度(Vk)决定。
6.根据权利要求1或2所述的双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法，其特征在于收弧时，所述从焊接电源(Pb)和从送丝机(Fb)的停止滞后于所述主焊接电源(Pa)和主送丝机(Fa)的停止一定时间(T2),该时间由前焊丝与后焊丝的间距⑴和行走速度(Vk)决定。
7.根据权利要求1或2所述的双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法，其特征在于所述焊炬(T)安装在行走机构(Tk)上，由行走机构(Tk)带着焊炬(T)沿焊接方向移动；焊炬 ⑴具有两个中空的导电嘴(1N，2N)，所述前焊丝(Wf)、后焊丝(Wb)分别从所述导电嘴(1N， 2N)中穿过。
全文摘要
一种双丝串列埋弧焊的起弧与收弧控制方法，起弧时，先启动主焊接电源(PA)和行走机构(TR)，此时主送丝机(FA)进行慢送丝，在起弧位置(B)由主焊接电源提供的起弧电流使前焊丝(Wf)产生电弧，此时主焊接电源自动切换为稳定焊接电流，慢送丝变为正常送丝。当后焊丝(Wb)移到起弧位置时，启动从焊接电源(PB)和从送丝机(FB)进行慢送丝，在起弧位置由从焊接电源提供的起弧电流使后焊丝产生电弧，此时从焊接电源自动切换为稳定焊接电流，慢送丝变为正常送丝。收弧时，在收弧位置(C)先停止主送丝机，主焊接电源延时一定时间后停止，当后焊丝移到收弧位置时，先停止从送丝机和行走机构，从焊接电源延时一定时间后停止。本控制方法可避免焊缝头尾处出现一小段较窄焊缝并减少焊缝在收弧位置出现下塌现象，防止焊缝缺陷，获得良好焊缝成形质量。
文档编号B23K9/06GK102513648SQ20111041677
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者伍济钢, 何宽芳, 李学军, 沈意平, 肖冬明, 陈俊, 黎祺 申请人:湖南科技大学