稳定电弧弧长的方法和装置与流程

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种稳定电弧弧长的方法和稳定电弧弧长的装置。

背景技术

在焊接过程中，往往会遇到随着长时间持续焊接，尤其是焊接铝合金等导热、导电性能比较好的金属材料时，母材或者工件会因为热输入量过大造成熔池的状态及电弧的状态发生变化，主要表现为：熔池坍塌、熔池面积增大、焊缝越来越宽、电弧也越来越长。参照图1所示的焊缝过热前后的对比图，图中实线部分为过热后形成的焊缝，虚线部分为过热前形成的焊缝。因为电弧的变长导致气保护效果变差，焊道外观变暗并产生气孔，焊缝成形变差。

综合以上焊接的变化过程可以得出，电弧的状态直接决定着熔池及母材或者工件的受热情况，电弧稳定了，焊接过程就会稳定，而电弧的稳定主要就是弧长稳定，因此只要能够控制住弧长不发生变化，就不会导致熔池变化，焊缝成形就不会受到影响，但是，目前没有合适的方法以及装置稳定电弧弧长。

因此，有必要研究一种稳定电弧弧长的方法和稳定电弧弧长的装置。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它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：

本发明的目的在于克服上述现有技术的弧长不受控制的不足，提供一种能够控制弧长的稳定电弧弧长的方法和稳定电弧弧长的装置。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种稳定电弧弧长的方法，包括：

检测焊接时的实时电压；

在设定时间段内，当所述实时电压发生变化时，根据所述实时电压与设定电压之间的差值调节送丝速度或设定电压。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述实时电压与设定电压之间的差值调节送丝速度或设定电压，包括：

根据所述实时电压的波峰值与所述设定电压的波峰值之间的差值计算得到调节后的送丝速度以及调节后的设定电压；

将所述送丝速度调节为调节后的送丝速度，或将所述设定电压调节为调节后的设定电压。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述实时电压的波峰值与所述设定电压的波峰值之间的差值计算调节后的送丝速度为：

mspd’＝mspd-(ipv’-ipvstd)kp1，

式中，mspd’为调节后的送丝速度，mspd为调节前的送丝速度，ipv’为实时电压的波峰值，ipvstd为设定电压的波峰值，kp1为系数。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述实时电压的波峰值与所述设定电压的波峰值之间的差值计算调节后的设定电压为：

vrv’＝vrv-(ipv’-ipvstd)kp2，

式中，vrv’为调节后的设定电压，vrv为调节前的设定电压，ipv’为实时电压的波峰值，ipvstd为设定电压的波峰值，kp2为系数。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述实时电压与设定电压之间的差值调节送丝速度或设定电压，包括：

根据所述实时电压的脉冲基值与所述设定电压的脉冲基值之间的差值计算得到调节后的送丝速度以及调节后的设定电压；

将所述送丝速度调节为调节后的送丝速度，或将所述设定电压调节为调节后的设定电压。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述实时电压的脉冲基值与所述设定电压的脉冲基值之间的差值计算调节后的送丝速度为：

mspd’＝mspd+(ibv’-ibvstd)kp3，

式中，mspd’为调节后的送丝速度，mspd为调节前的送丝速度，ibv’为实时电压的脉冲基值，ibvstd为设定电压的脉冲基值，kp3为系数。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述实时电压的脉冲基值与所述设定电压的脉冲基值之间的差值计算调节后的设定电压为：

vrv’＝vrv+(ibv’-ibvstd)kp4，

式中，vrv’为调节后的设定电压，vrv为调节前的设定电压，ibv’为实时电压的脉冲基值，ibvstd为设定电压的脉冲基值，kp4为系数。

根据本公开的一个方面，提供一种稳定电弧弧长的装置，包括：

电压表，用于检测焊接时的实时电压；

控制器，其输入端电连接于所述电压表的输出端，其输出端电连接于焊接机的控制端，用于接收所述实时电压，并在设定时间段内，当所述实时电压发生变化时，根据所述实时电压与设定电压之间的差值调节送丝速度或设定电压。

在本公开的一种示例性实施例中，所述控制器根据所述实时电压的波峰值与所述设定电压的波峰值之间的差值调节所述送丝速度或所述设定电压。

在本公开的一种示例性实施例中，所述控制器根据所述实时电压的脉冲基值与所述设定电压的脉冲基值之间的差值调节所述送丝速度或所述设定电压。

由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之一：

本发明的稳定电弧弧长的方法和稳定电弧弧长的装置，首先，检测焊接时的实时电压；然后，根据实时电压与设定电压之间的差值调节送丝速度或设定电压。实时电压与设定电压有偏差时，就认为当前熔池有过热倾向，电弧的状态已经发生了改变，通过调整送丝速度或者设定电压，以此来降低热输入量，控制电弧的弧长稳定，熔池稳定，进而防止过热现象的发生，保证焊缝成形的一致性。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是焊缝过热前后的对比示意图；

图2是本发明的稳定电弧弧长的方法一示例实施方式的流程示意图；

图3是熔池过热前后焊接电压波形的变化示意图。

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实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，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。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

本发明首先提供了一种稳定电弧弧长的方法，参照图2所示的稳定电弧弧长的方法的流程示意图，该方法可以包括以下步骤：

步骤s10，检测焊接时的实时电压。

步骤s20，在设定时间段内，当所述实时电压发生变化时，根据实时电压与设定电压之间的差值调节送丝速度、设定电压或焊接速度。

下面对本发明的稳定电弧弧长的方法进行详细说明。

步骤s10，检测焊接时的实时电压。

在本示例实施方式中，可以通过电压表与焊接机并联，以检测焊接机焊接时的实时电压。

参照图3所示的熔池过热前后焊接电压波形的变化示意图，图中实线部分为过热前焊接电压波形图，虚线部分为过热后焊接电压波形图；从图中可以的到，过热后波峰值会增大，脉冲基值会减小。在此情况下，平均值基本不会发生变化。

步骤s20，在设定时间段内，当所述实时电压发生变化时，根据实时电压与设定电压之间的差值调节送丝速度或设定电压。

在本示例实施方式中，在设定时间段内，检测的实时电压有变化，即实时电压的波峰值增大且脉冲基值减小，才能确定熔池有过热倾向，电弧的状态已经发生了改变，需要进行下一步的调整。该设定时间段可以为3～5个连续的脉冲周期，也可以为大约50ms左右的时间段。当然，设定时间段可以为6～8个或更多个连续的脉冲周期，也可以为大于50ms左右的时间段。

在本示例实施方式中，波峰值可以采集波峰结束前一段时间t内的波峰值，脉冲基值可以采集脉冲基值阶段一段时间t内的脉冲基值。

下面通过两个示例实施方式对该步骤进行说明。

示例实施方式一

在本示例实施方式中，主要根据实时电压的波峰值与设定电压的波峰值之间的差值来调节送丝速度或设定电压。

主要过程为：首先，根据所述实时电压的波峰值与所述设定电压的波峰值之间的差值计算得到调节后的送丝速度以及调节后的设定电压调节后的焊接速度。

根据所述实时电压的波峰值与所述设定电压的波峰值之间的差值计算调节后的送丝速度为：

mspd’＝mspd-(ipv’-ipvstd)kp1，

式中，mspd’为调节后的送丝速度，mspd为调节前的送丝速度，ipv’为实时电压的波峰值，ipvstd为设定电压的波峰值，kp1为系数，其取值为正数，可以为大约0.1～0.5之间的任何一个数。

由于，实时电压的波峰值大于设定电压的波峰值，因此，ipv’-ipvstd为大于零的正数，(ipv’-ipvstd)kp1也为大于零的正数，最终，mspd-(ipv’-ipvstd)kp1小于mspd，所以，需要减慢送丝速度。

然后，将所述送丝速度调节为调节后的送丝速度。

根据所述实时电压的波峰值与所述设定电压的波峰值之间的差值计算调节后的设定电压为：

vrv’＝vrv-(ipv’-ipvstd)kp2，

式中，vrv’为调节后的设定电压，vrv为调节前的设定电压，ipv’为实时电压的波峰值，ipvstd为设定电压的波峰值，kp2为系数，其取值为正数，可以为大约0.5-1.5之间的任何一个数。

由于，实时电压的波峰值大于设定电压的波峰值，因此，ipv’-ipvstd为大于零的正数，(ipv’-ipvstd)kp2也为大于零的正数，最终，vrv-(ipv’-ipvstd)kp2小于vrv，所以，需要减小焊接电压。

然后，将所述设定电压调节为调节后的设定电压。

示例实施方式二

在本示例实施方式中，主要根据实时电压的脉冲基值与设定电压的脉冲基值之间的差值来调节送丝速度、设定电压或焊接速度。

主要过程为：首先，根据所述实时电压的脉冲基值与所述设定电压的脉冲基值之间的差值计算得到调节后的送丝速度、调节后的设定电压以及调节后的焊接速度。

根据所述实时电压的脉冲基值与所述设定电压的脉冲基值之间的差值计算调节后的送丝速度为：

mspd’＝mspd+(ibv’-ibvstd)kp3，

式中，mspd’为调节后的送丝速度，mspd为调节前的送丝速度，ibv’为实时电压的脉冲基值，ibvstd为设定电压的脉冲基值，kp3为系数，其取值为正数，可以为大约0.4～1之间的任何一个数。

由于，实时电压的脉冲基值小于设定电压的脉冲基值，因此，ibv’-ibvstd为小于零的负数，(ibv’-ibvstd)kp3也为小于零的负数，最终，mspd+(ibv’-ibvstd)kp3小于mspd，所以，需要减慢送丝速度。

然后，将所述送丝速度调节为调节后的送丝速度。

根据所述实时电压的脉冲基值与所述设定电压的脉冲基值之间的差值计算调节后的设定电压为：

vrv’＝vrv+(ibv’-ibvstd)kp4，

式中，vrv’为调节后的设定电压，vrv为调节前的设定电压，ibv’为实时电压的脉冲基值，ibvstd为设定电压的脉冲基值，kp4为系数，其取值为正数，可以为大约1～2之间的任何一个数。

由于，实时电压的脉冲基值小于设定电压的脉冲基值，因此，ibv’-ibvstd为小于零的负数，(ibv’-ibvstd)kp4也为小于零的负数，最终，vrv+(ibv’-ibvstd)kp4小于vrv，所以，需要减小焊接电压。

然后，将所述设定电压调节为调节后的设定电压。

焊接速度的调节为在实时电压增大、熔池增大或热量较多的情况下，加快焊接速度，反之，则减慢焊接速度。

进一步的，本发明还提供了一种对应于上述稳定电弧弧长的方法的稳定电弧弧长的装置，该装置可以包括电压表以及控制器，电压表可以用于检测焊接时的实时电压；控制器的输入端电连接于电压表的输出端，控制器的输出端电连接于焊接机的控制端；控制器可以用于接收所述实时电压，并在设定时间段内，当所述实时电压发生变化时，根据所述实时电压与设定电压之间的差值调节送丝速度、设定电压或焊接速度。

在本示例实施方式中，所述控制器根据所述实时电压的波峰值与所述设定电压的波峰值之间的差值调节所述送丝速度、所述设定电压或所述焊接速度。具体的调节方法在上述的稳定电弧弧长的方法中已经进行了详细的说明，因此，此处不再赘述。

在本示例实施方式中，所述控制器根据所述实时电压的脉冲基值与所述设定电压的脉冲基值之间的差值调节所述送丝速度、所述设定电压或所述焊接速度。具体的调节方法在上述的稳定电弧弧长的方法中已经进行了详细的说明，因此，此处不再赘述。

本发明的稳定电弧弧长的方法和稳定电弧弧长的装置，首先，检测焊接时的实时电压；然后，根据实时电压与设定电压之间的差值调节送丝速度、设定电压或焊接速度。实时电压与设定电压有偏差时，就认为当前熔池有过热倾向，电弧的状态已经发生了改变，通过调整送丝速度或者设定电压，以此来降低热输入量，控制电弧的弧长稳定，熔池稳定，进而防止过热现象的发生，保证焊缝成形的一致性。

上述所描述的特征、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，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

本说明书中使用“约”“大约”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，较佳是10％之内，且更佳是5％之内。在此给定的数量为大约的数量，意即在没有特定说明的情况下，仍可隐含“约”“大约”“大致”“大概”的含义。

本说明书中，用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。