27] (cl)是以表1中三号参数焊接中实时计算出的AUk随脉冲周期数变化图，（c2)是 以表1中三号参数焊接中特征信号传感时刻对应的焊缝背面照片截图；
[0028] (dl)是以表1中四号参数焊接中实时计算出的AUk随脉冲周期数变化图，（d2)是 以表1中四号参数焊接中特征信号传感时刻对应的焊缝背面照片截图；
[0029] (el)是以表1中五号参数焊接中实时计算出的AUk随脉冲周期数变化图，（e2)是 以表1中五号参数焊接中特征信号传感时刻对应的焊缝背面照片截图；
[0030] (Π )是以表1中六号参数焊接中实时计算出的AUk随脉冲周期数变化图，（f2)是 以表1中六号参数焊接中特征信号传感时刻对应的焊缝背面照片截图；
[0031] (gl)是以表1中七号参数焊接中实时计算出的AUk随脉冲周期数变化图，（g2)是 以表1中七号参数焊接中特征信号传感时刻对应的焊缝背面照片截图。
【具体实施方式】
[0032] 为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图 详细说明如下：
[0033] 本实施例公开了一种步进电弧焊接式的脉冲钨极氩弧焊弧压传感熔透控制方法， 该方法易于现场实现、实时性强、信号稳定可靠并易处理。
[0034] 钨极氩弧焊焊接过程中，在钨极与工件之间形成电弧，电弧加热工件形成熔池，熔 池凝固后形成焊缝。熔池中液态金属在焊接过程中会产生波动，在脉冲焊接过程中尤为明 显，该波动也伴随着电弧的波动。在钨极氩弧焊过程中，由于电弧的一极为钨极，处于固态， 因此在保持焊枪与工件相对距离不变的情况下，电弧长度的变化可以表征熔池的波动。熔 池未熔至工件底面（未熔透）时，熔池受工件底部的约束，波动程度小，电弧长度的波动程 度也小。而在完全熔透时，熔池底部的约束作用会减小，熔池上下波动变大，电弧长度波动 也变大。考虑定点焊接，焊接电弧长度波动由未熔透状态时小的电弧长度波动至熔透时大 的电弧长度波动时，将会产生一个突增，如图2所示。电弧长度的变化可以从电弧电压信号 的变化中寻求表征。
[0035] 在脉冲钨极氩弧焊中，对于熔透与否起到至关重要作用的参数是脉冲峰值电流。 脉冲峰值电流的大小和幅值是脉冲钨极氩弧焊熔透及熔深大小的关键。因此，根据上述电 弧电压信号反映熔透状况的原理，考量脉冲钨极氩弧焊峰值期间的电弧电压的大小及变化 情况来表征熔透时刻的信息。以电弧峰值电压中存在的最大差值作为电弧长度波动程度的 表征量，检测该最大差值的变化就可以获得完全熔透的时间点。
[0036] 如图3所示，搭建步进钨极氩弧焊焊接试验系统，以如图4所示时序运行，此焊接 试验系统由钨极氩弧焊焊机1及配套设施（焊枪2、氩气瓶）、电压信号传感器3、数据采集 卡4、控制器5、步进装置6、工作台7和摄像机8构成。电压信号传感器3经导线连接于焊 枪2，电压信号传感器3由BNC接头经接线盒接至数据采集卡4,数据采集卡4经数据总线与 控制器5相连，控制器5经控制总线与步进装置6连接。其中电压信号传感器3为HV25-P 型霍尔电压信号传感器（由FDPS-50BD型开关电源供电）；数据采集卡4为研华PCI-1742 型数据采集卡。摄像机8为附加装置，拍摄焊缝背面，与焊机联动，用于验证实际的熔透控 制效果，型号为SONY HDR-CX7。
[0037] 试验工件9为Q345B，尺寸150*300*20mm，开60 °坡口留2mm钝边，脉冲钨极氩 弧焊焊对接；试验参数设定如表1所示，7组试验（每组约10个焊点），设定基值时间恒定 50ms、峰值电流恒定400A、基值电流恒定240A。
[0038] 表1.参数设定
[0039]
【主权项】
1. 一种步进电弧焊接式的脉冲钨极氩弧焊弧压传感熔透控制方法，其特征在于，包括 如下步骤： (1) 脉冲钨极氩弧焊焊接第n个焊点时，电压信号传感器将当前时刻的电弧电压信号 通过数据采集卡传输至控制器；其中，n为焊点序号，n的初始值为1，I<n<X;x为焊点 总数； (2) 控制器利用电弧电压信号实时计算脉冲峰值内电压最大差值的突增幅度AUk'， AUk' =AUk-AUk_4，其中，AUk为第k个脉冲的峰值内电压最大差值，AUk_4为第k-4 个脉冲的峰值内电压最大差值，k为脉冲序号，k的初始值为5,k多5 ; 而AUk=U^liax-Ukmin,Ukmax为第k个脉冲的峰值内电压最大值，UkDlin为第k个脉冲的峰 值内电压最小值； (3) 控制器比较AUk'与AU'的大小，AU'为预设阈值； 当AUk'〈AU'，则k=k+1，执行步骤⑴； 当AUk'彡AU'，则认为第n个焊点获得了完全熔透，执行步骤（4); (4) 控制器控制步进装置使焊枪到达第n个焊点，其中n=n+1，同时k= 5,执行步骤 (1);直至n不满足条件时，流程结束。
【专利摘要】本发明公开了一种步进电弧焊接式的脉冲钨极氩弧焊弧压传感熔透控制方法，该方法采用电压信号传感器将当前时刻的电弧电压信号通过数据采集卡传输至控制器，控制器实时计算每一个脉冲峰值内最大的电弧电压变化差值△Uk，并实时计算△Uk与之前第4个周期的△Uk-4的差值，即脉冲峰值内电压最大差值的突增幅度△Uk’，一旦△Uk’超出预设阈值，则认为获得了完全熔透，该传感方法与步进电弧焊接法结合，可控制整条焊缝中每个焊点的熔透，完成整条焊缝的实时熔透控制。本发明利用电信号传感数据处理为基本数学运算适用于实时控制的优势，实现工程、制造现场的实时熔透控制，保证现场熔透要求较高的焊接质量及重要焊缝的打底焊接质量。
【IPC分类】B23K9-167
【公开号】CN104772554
【申请号】CN201510144452
【发明人】张世琦, 王志江, 胡绳荪
【申请人】天津大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月30日