[其他]焊接電源外特性控制法,弧焊機及其電路

在審

• 申請號: 101985000000037
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100037B
• 公開（公告）日: 1985-09-10
• 發明（設計）人: 潘際鑾;張人豪;區智明;吳志強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 章瑞溥

一種用于電弧焊接的方法和設備。脈沖電弧焊機的焊接電弧自適應控制系統所使用的電源具有多階梯和運動斜率的外特性。此外，還提供了可使任意多段和任意斜率或運動斜率的特性線段銜接起來的自動轉換電路，以及實現運動斜率特性線段的掃描電路是僅需單旋鈕控制送絲速度的自適應控制氣體保護金屬極電?。ǎ牵停粒┖笝C，無需調整其它的焊接參數，操作起來十分簡便。

本發明屬于焊接電源及其控制線路。

傳統的氣體保護熔化極電弧焊（GMA）焊機一直采用電流電壓關系為平直的、下降的或微升的電源外特性，以期在焊接過程中獲得較強的電弧自調節能力，以及維持電弧穩定和得到金屬噴射過渡的效果，但實際上至今未能圓滿地解決焊接電弧自調節能力和保證穩定的金屬噴射過渡這兩項相互矛盾的要求。

近年來發展的GMA焊機采用兩種外特性組合成非線性的電源在維弧階段用陡降特性使電弧維持穩定;而用平直特性的強迫脈沖產生金屬噴射過渡。這樣就可以實現分別改變維弧電流和脈沖電流的幅值及其相應的維持時間這四個參數，使焊絲的熔化速度能夠靈活地調節。雖然這種焊機的焊接電流適用范圍比一般直流焊機寬得多，但是，為了整定焊絲的熔化速度，必須先確定上述四個數參，因此十分復雜。只要其中某個參數整定不當，就會導致電弧不穩定，甚至熄滅。又由于在維弧期間采用陡降的電源外特性，所以弧長的自調節能力不強。再者，脈沖電流幅值總是難免有波動的，故不能保證穩定的金屬噴射過渡。

1981年6月英國的M·AMIN在《金屬結構》（MetalConstruction）雜志上提出了一種稱為“SYNERGIC”的熔化極氣體保護脈沖焊接方法，它把送絲速度和上述四個參數通過一個控制系統聯系起來，送絲速度一經選定，上述四個參數即由電子電路自動整定。但是，在這一系統中沒有反應弧長和電弧參數之間的變化。因此，除送絲速度以外的任何對弧長的干擾都會使電弧的穩定遭到破壞。

此外，據知UEGURI等人的第81 105288.5號歐洲專利申請提出了將電弧的電流、電壓與上述四個參數聯系起來控制焊接電源的脈沖焊機，實現了在焊接過程中焊接參數自動調節的一種方式。但是，由于采用積分電路測量電弧電壓表示弧長，所以對弧長擾動的瞬態響應很差。影響了焊接電弧的自調節作用。

本發明的目的旨在促進上述這些問題的解決。

本發明的構成是一種自適應控制脈沖焊機（以下簡稱TSAD焊機）采用一種焊接電弧自適應控制系統。該系統使電源呈現多階梯和具有運動斜率的外特性，能使焊接電弧自始至終處于最佳狀態，從而解決了現有焊機存在的電弧自調節能力和保證穩定的金屬噴射過渡之間矛盾問題。

上述的多階梯外特性主要包括三段：一段為使維持電弧充分穩定的稍微傾斜的特性，一段為保持穩定的金屬噴射過渡、保證電弧為恒定電流的垂直特性，以及一段為加速電弧由維弧階段到脈沖階段間過渡的運動斜率特性，這三段特性與空載點和短路點連接成多階梯的外特性。

上述的運動斜率特性是本發明焊機中獨具的特點。為實現這一特點，在上述控制系統中設有一個掃描電路，它由弧長上下限電壓觸發并按焊接電流微變量進行掃描。當焊接電流微變量上升時，它使電源電壓遠高于弧壓降，當焊接電流微變量減少時，它使電源電壓遠低于弧壓降，從而使電弧快速完成向維弧或脈沖最佳穩定點的過渡，這是與現有脈沖焊機的特性迥然不同的，這也是實現本發明焊機具有電弧自適應能力的主要電路之一。本發明TSAD焊機的另一特點是：在焊接電弧自適應控制系統中采用一個多階梯外特性的自動轉換電路，它能將任意多段和任意斜率的殊性線段銜接起來組合而成任意多階梯的特性曲線，從而實現了電源為多階梯的外特性。

TSAD焊機控制系統中的送絲電路與現有焊機不同，它能實現使弧長隨送絲速度的變化而自動進行補償，從而保證最適度的金屬噴射過渡。

TSAD焊機的晶體管電源本身具有檢測和控制弧長的能力，故不需象現有焊機那樣附加檢測弧長的電路，即能實現自動地調節輸出的電流和電壓，使焊接電弧永遠處于最佳狀態。

由于TSAD焊機具有多階梯的外特性，在維弧和脈沖階段分別采用不同的電流和電壓，故能使焊接電源的功耗減少。