新型Plasma-MIG复合焊送丝机构及控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型Plasma-MIG复合焊送丝机构及控制方法，属复合电弧焊接过程控制【技术领域】。本发明采用可编程控制装置同步控制焊枪远端和近端的两对送丝轮组，利用丝轮转向变化实现Plasma-MIG复合焊的无飞溅稳定起弧过程。即首先建立MIG电弧，然后根据焊接回路电流信号的变化控制送丝轮反转，实现焊丝回抽和电弧上拉，双电弧复合成功并稳定燃烧后送丝轮正向送丝，完成Plasma-MIG无飞溅起弧及焊接过程。本发明可解决Plasma-MIG复合焊接短路起弧时成功率低、飞溅大的问题，同时提高焊丝与枪体同轴度。
【专利说明】新型PIasma-MIG复合焊送丝机构及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合电弧焊接过程控制【技术领域】，具体地，涉及新型Plasma-MIG复合焊送丝机构及控制方法。
【背景技术】
[0002]Plasma-MIG焊接技术属于复合热源焊接工艺，Plasma-MIG焊是等离子弧焊与熔化极气体保护焊(MIG)两种方法的结合，其利用等离子电弧对传统MIG焊接过程进行保护，具有焊丝熔化速度块、焊接过程稳定、接头质量高等特点。该焊接方法的核心技术在于能够获得稳定燃烧的复合电弧。焊接时，通常先利用焊丝爆断建立MIG电弧，然后在环形阳极上激发等离子电弧的方式实现电弧的复合。由于复合焊枪结构独特，焊丝干伸长大，造成短路引弧过程飞溅大，爆断的焊丝易引起焊枪内部发生短路，造成等离子电弧不稳定甚至不能引弧，对焊接质量及焊枪寿命造成不利影响。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于设计一套新的送丝机构及起弧控制方法，解决Plasma-MIG复合电弧焊接时电弧复合成功率低，起弧飞溅大的问题。
[0004]根据本发明的一个方面，提供一种新型Plasma-MIG复合焊送丝机构，包括:等离子电源、MIG电源、Plasma-MIG复合焊枪、同步触发控制装置、主送丝轮组、辅助送丝轮组；
[0005]Plasma-MIG复合焊枪的远端和近端分别设置有主送丝轮组和辅助送丝轮组；同步触发装置用于确保主送丝轮组与辅助送丝轮组的同步运动状态；等离子电源和MIG电源均连接Plasma-MIG复合焊枪。
[0006]优选地，同步触发装置控制主送丝轮组和辅助送丝轮组先正向送进焊丝，焊丝末端出现MIG电弧后，同步触发装置控制主送丝轮组和辅助送丝轮组反向旋转回抽焊丝。
[0007]根据本发明的另一个方面，提供一种新型Plasma-MIG复合焊送丝机构的控制方法，包括如下步骤:
[0008]步骤一:焊前设定工艺参数，然后等待起弧命令；
[0009]步骤二:接受起弧命令后初始化控制程序，检测主送丝轮组与辅助丝轮组的同步运动状态，然后返回状态检测值；
[0010]步骤三:当主送丝轮组与辅助丝轮组同步运动状态良好时，正向送丝，同时检测回路中焊丝电流的大小，焊丝上出现电流信号后，表明焊丝接触工件表面，MIG电弧出现；
[0011]步骤四:MIG电流出现后，控制主送丝轮组与辅助丝轮组反转，回抽焊丝，MIG电弧随着焊丝回抽开始上升，同时检测MIG电流值和等离子弧电流值，MIG电流值为零时重复步骤三；当电弧长度爬升到达一定值时，检测等离子回路中出现的等离子电流，其中，拉丝过程中，设定焊丝回拉极限值，放置焊枪损坏，若超过极限值后仍未检测到等离子电流，则焊接电源存在故障，重新初始化程序；
[0012]步骤五:MIG电弧和等离子电弧都成功引燃后，控制主送丝轮组与辅助丝轮组短暂停顿，回路中仅存在等离子电弧，确保等离子电弧在环形阳极下端面均匀分布；
[0013]步骤六:调入预先设定好的工艺参数，控制主送丝轮组与辅助丝轮组正向送丝，回路中再次出现MIG电弧后表明电弧复合成功，开始焊接过程。
[0014]优选地，在步骤三中以第一速度正向送丝，在步骤六中以第二速度正向送丝，第二速度大于第一速度。
[0015]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0016]本发明完成了 Plasma-MIG复合焊接送丝机构硬件设计和控制软件的设计，消除了引弧过程飞溅，提高了电弧复合成功率，有利于增加复合焊枪使用寿命，改善焊接质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0018]图1为Plasma-MIG复合电弧起弧控制程序原理图。
[0019]图2为Plasma-MIG复合电弧起弧过程信号变化。
[0020]图3为Plasma-MIG复合焊系统构成。
[0021]图中:1_等离子电源，2-MIG电源，3-Plasma-MIG复合焊枪，4-同步触发控制装置，5-主送丝机，6-辅助送丝机，7-焊丝，8-等离子阳极，9-等离子电弧，10-MIG电弧。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0023]结合图1，图2及图3来说明本实施方式，本实施方式主要由等离子电源1、MIG电源2、Plasma-MIG复合焊枪3、同步触发控制装置4、主送丝机5和辅助送丝机6组成，各组成部分的运动形式及输出状态均受到可编程控制装置的控制，协调动作。
[0024]结合图2、图3说明本发明方案，首先在复合焊枪远端和近端分别设计主送丝轮组和辅助送丝轮组，通过两组丝轮的矫直作用提高焊丝与复合焊枪的同轴度，然后设计同步触发装置，精确匹配两组丝轮的运动，使焊丝在导丝管中运动不出现弯折，建立起由送丝机构、控制器及硬件电路组成的硬件系统。
[0025]然后根据MIG电弧和等离子电弧的复合作用过程发明了一套控制程序，焊接开始后与弧焊机器人通讯，对焊接电源输出状态和送丝机构的运动形式进行控制。送丝机先以较小的速度正向送进焊丝，焊丝末端出现MIG电弧后，主控制器控制两组丝轮反向旋转回抽焊丝，检测到回路中出现等离子电流后表明双电弧均成功引燃，经过一定时间的延时后，电弧稳定复合，调入事先设定好的工艺参数，开始焊接。在整个控制过程中，两组送丝轮组均受到同步触发装置的控制，同步运动。
[0026]更为具体的步骤如下。
[0027]步骤一:根据图1、图2所示控制流程及信号变化图设计控制程序，焊前设定工艺参数，然后与机器人通讯，等待ARCON起弧命令。[0028]步骤二:主控制器接受ARCON起弧命令后初始化控制程序，首先检测触发装置，确保主送丝机与辅助送丝机的同步运动状态，返回状态检测值。
[0029]步骤三:当两组丝轮同步运动状态良好时，以事先设定好的较小的运动速度正向送丝，同时检测回路中焊丝电流的大小，焊丝上出现电流信号后，表明焊丝接触工件表面，MIG电弧出现，由于此时MIG电弧长度短，电弧顶端与等离子阳极距离较大，等离子焊机不能激发空气隙形成等离子电弧。
[0030]步骤四:MIG电流出现后，可编程控制设备控制送丝机构反转，回抽焊丝，MIG电弧随着焊丝回抽开始上升，为确保抽丝过程中MIG电弧的稳定燃烧，同时检测MIG电流值和等离子弧电流值，MIG电流值为零时重复步骤三。当电弧长度爬升到达一定值时，焊接电源的空载电压大于击穿空气隙所需的临界电压，此时在可检测到等离子回路中出现等离子电流，表明环形等离子阳极击穿空气形成等离子电弧，拉丝过程中，应设定焊丝回拉极限值，放置焊枪损坏，若超过临界值后仍未检测到等离子电流，则焊接电源存在故障，重新初始化程序。
[0031]步骤五:MIG电弧和等离子电弧都成功引燃后，控制送丝机构短暂停顿，回路中仅存在等离子电弧，确保等离子电弧在环形阳极下端面均匀分布。
[0032]步骤六:调入预先设定好的工艺参数，控制送丝机构正向送丝，回路中再次出现MIG电弧后表明电弧复合成功，对机器人发出运动指令，开始焊接过程。
[0033]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【权利要求】
1.一种新型Plasma-MIG复合焊送丝机构,其特征在于,包括:等离子电源、MIG电源、Plasma-MIG复合焊枪、同步触发控制装置、主送丝轮组、辅助送丝轮组； Plasma-MIG复合焊枪的远端和近端分别设置有主送丝轮组和辅助送丝轮组；同步触发装置用于确保主送丝轮组与辅助送丝轮组的同步运动状态；等离子电源和MIG电源均连接Plasma-MIG复合焊枪。
2.根据权利要求1所述的新型Plasma-MIG复合焊送丝机构,其特征在于，同步触发装置控制主送丝轮组和辅助送丝轮组先正向送进焊丝，焊丝末端出现MIG电弧后，同步触发装置控制主送丝轮组和辅助送丝轮组反向旋转回抽焊丝。
3.新型Plasma-MIG复合焊送丝机构的控制方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤一:焊前设定工艺参数，然后等待起弧命令； 步骤二:接受起弧命令后初始化控制程序，检测主送丝轮组与辅助丝轮组的同步运动状态，然后返回状态检测值； 步骤三:当主送丝轮组与辅助丝轮组同步运动状态良好时，正向送丝，同时检测回路中焊丝电流的大小，焊丝上出现电流信号后，表明焊丝接触工件表面，MIG电弧出现； 步骤四:MIG电流出现后，控制主送丝轮组与辅助丝轮组反转，回抽焊丝，MIG电弧随着焊丝回抽开始上升，同时检测MIG电流值和等离子弧电流值，MIG电流值为零时重复步骤三；当电弧长度爬升到达一定值时，检测等离子回路中出现的等离子电流，其中，拉丝过程中，设定焊丝回拉极限值，放置焊枪损坏，若超过极限值后仍未检测到等离子电流，则焊接电源存在故障，重新初始化程序； 步骤五:MIG电弧和等离子电弧都成功引燃后，控制主送丝轮组与辅助丝轮组短暂停顿，回路中仅存在等离子电弧，确保等离子电弧在环形阳极下端面均匀分布； 步骤六:调入预先设定好的工艺参数，控制主送丝轮组与辅助丝轮组正向送丝，回路中再次出现MIG电弧后表明电弧复合成功，开始焊接过程。
4.根据权利要求3所述的新型Plasma-MIG复合焊送丝机构的控制方法,其特征在于，在步骤三中以第一速度正向送丝，在步骤六中以第二速度正向送丝，第二速度大于第一速度。
【文档编号】B23K28/02GK103639605SQ201310618406
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】王学远, 杨学勤, 成群林, 刘森, 姜恒 申请人:上海航天精密机械研究所