逆变CO2气体保护焊机动特性及控制

本文介绍了逆变C2气体保护焊机的电源动特性指标,分析了动特性指标对飞溅的影响.在不同电压、电流参数下进行焊接,测量焊接电压、电流波形,并收集了各种规范下的飞溅,分析了短路电流上升速度di/dt、短路电流峰值,Im、短路到燃弧电源电压恢复速度对飞溅的影响,实验表明短路峰值电流、电压恢复速度对飞溅有一定的影响;随着焊接电流的增大,短路电流上升率的减少,飞溅量显著上升;并指出瞬时短路是造成飞溅的重要原因,并论述通过调节电子电抗器电感可以获得各种规范下所需的电感值,从而使逆变C2气体保护焊机具有良好的电源动特性,以减少C2焊接飞溅.     

水蒸气保护堆焊技术与堆焊层质量控制

对水蒸气保护堆焊电弧及熔滴过渡的特点进行了分析和研究,若使送丝速度、焊接电流、焊接电压三者参数很好匹配,可使焊接过程呈“燃弧-熄弧-短路”形式,熄弧时间最短时,短路过渡频率最高,在这种情况下,焊道成形好、飞溅小、焊接过程稳定.结合生产实际,提出了水蒸气保护下常用堆焊工艺参数,以及焊接过程中的堆焊层质量控制方法.     

用具有可饱和电感的逆变器减小CO2焊飞溅

短路液桥爆断前几百微秒内所积聚的能量，直接影响着短路过渡ＣＯ２焊飞溅水平的大小。本文针对普通ＣＯ２焊逆变电源的动态性能不能逃跑短路过渡ＣＯ２焊波控方法的要求，焊接电源难以实现在液桥爆断前迅速减小电流的问题，提出了一种在波控方法中采用可饱和电感作为ＣＯ２逆变焊机续流电感的方案。理论分析和试验效果证明，此种方法可以大大改善逆变电源的动态性能，显著提高了短路液桥缩颈过程中电流的衰减速度，从而减小了短路液     

CO_2气体保护焊电弧稳定性评价指标研究

本试验采用汉诺威焊接质量分析仪对电弧电压和焊接电流信号进行采集,并自动生成电压电流波形图、电弧电压和焊接电流的概率密度分布图(PDD图)及短路时间、燃弧时间、加权燃弧时间、短路周期的频次分布图(CFD图),并分析电弧过程的电特性,找到熔滴过渡以及焊缝成形的主要影响因素。结果表明:电弧电压和电流对短路过渡有明显影响。电弧电压影响电弧稳定性、飞溅大小、焊缝熔宽等。电压偏低,过渡过程不稳定,飞溅较大;电压偏高,将会出现混合过渡;当电弧电压在18V时,电弧稳定性较好。焊接电流影响焊丝熔化速度、过渡频率、飞溅大小、焊缝质量等。电流偏低,出现断弧现象,焊缝成形差;电流过高,飞溅大,电弧不稳定,出现无效短路;焊接电流在160 A左右焊接电弧较稳定,飞溅少,焊缝成形好。     

CO2气保焊表面张力过渡的建模及仿真

表面张力过渡(也称STT)是CO2气保焊中一种极低飞溅的过渡形式，它是基于熔滴过渡理论和电子化的焊接电源基础上发展起来的。该技术已应用于西气东输的管线打底焊接。作者在对CO2气保焊表面张力过渡理论研究的基础上，利用Matlab软件建立了电源-电弧非线性系统模型，和电流型逆变器系统模型，对表面张力过渡过程中的燃弧、短路等各个阶段进行了仿真，研究了燃弧阶段熔滴长大对弧长的影响，液桥分断阶段输出电感对电流下降率的影响。研究表明液桥分断时，输出电感的大小是控制飞溅量的关键条件。将仿真波形与实际波形相比较，二者基本吻合。     

中国品牌——时代逆变波控气体保护焊机

A１２０－４００／５００（系列）是集时代集团公司前几代气体保护焊机的研制、开发、生产的经验，结合气保焊机的近期发展趋势，在时代IGBT逆变电源的基础上通过采用电子电抗器对短路过渡过程进行波形控制技术的新一代半自动熔化极气体保护焊机。众所周知，在CO２气体保护焊中，短路过渡是一种主要的熔滴过渡形式。短路过渡焊接过程的两个问题———飞溅大和焊缝成形不好在实践中一直未能得到很好地解决。除焊接参数不合适及焊材方面的原因外，飞溅的主要原因是短路末期熔滴液桥破断，电爆炸飞溅及短路初期的瞬时短路飞溅；焊缝成形不好…     

高科技产品介绍

中国品牌--时代逆变波控气体保护焊机 A120-400/500(系列)是集时代集团公司前几代气保焊机的研制、开发、生产的经验,结合气保焊机的近期发展趋势,在时代IGBT逆变电源的基础上通过采用电子电抗器的对短路过渡过程进行波形控制技术的新一代半自动熔化极气保焊机。 众所周知,在CO2气体保护焊中,短路过渡是一种主要的熔滴过渡形式。短路过渡焊接过程的两个问题--飞溅大和焊缝成形不好在实践中一直未能得到很好地解决。除焊接参数不合适及焊材方面的原因外,飞溅的主要原因是短路末期熔滴液桥破断电爆炸飞溅及短路初期的瞬时短路飞溅;焊缝成形不好的原因是周期性的短路过程降低了电弧对母材的热输入,母材熔化不足,且短路期间的能量对熔深没有贡献,即燃弧能量比例不合适。解决这些问题的最好的方法就是针对CO2焊接电源的静、动特性进行改进,成效显著且不增加成本。 实践已证明,利用IGBT逆变电源中的动特性及灵活的控制性,采用波形控制技术可以较为理想地解决焊接过程中短路过渡所带来的问题,提高焊接质量。 时代A120(系列)逆变气保焊机针对短路过渡的特点,通过控制电路实施调节各阶段电流,进而实现对熔滴过渡各阶段的控制。短路和燃弧时电流波形要求不同,在短路阶段执行短路电子电抗器,从而实现整个焊接过程的波形控制,同时为了提高引弧的成功率,在控制电路上采用脉冲电流配合慢送丝方式,并且在焊接过程结束时设计有消小球和火口填充电路。 时代A120(系列)逆变气保焊机的特点主要有： ●设有焊丝直径选择开关和电弧力调节旋钮,可广泛适用于0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm焊丝在各种规范下稳定焊接。 ●焊接规范匹配裕度宽,干伸长变化补偿能力强(不同精细调节即可实现很好的焊接)。 ●各种规范下过渡稳定,瞬时短路少,飞溅率低。 ●综合线缆可加长至50m。 ●成形好,熔深大,不咬边。 ●备有多种送丝机可供选择,以适应各种生产环境。 ●数字预设焊接电压和电流。 ●设有过流、过热、欠压等多种保护电路。 目前,时代逆变波控气体保护焊机已经做到了在国内同行中领先的水平,与传统的可控硅气体保护焊机相比,其优越性十分明显。时代集团公司的目标是不断总结创新,制造出用户迫切需要、性能理想、质量可靠的中国品牌的焊机,向着国内国际一流水平努力奋斗!     

降低CO2气体保护熔化极电弧焊飞溅的途径

在总结ＣＯ２气体保护熔化极电弧焊５种飞溅形式的基础上,结合ＣＯ２焊接熔滴过渡形式以及焊接参数匹配等问题,介绍了焊接参数动态调节,短路过渡焊接电流波形控制、短路较少的滴状过渡双脉冲控制等降低ＣＯ２焊接飞溅的控制技术。     

CO2气体保护焊表面张力的过渡

CO2气体保护焊采用短路过渡，飞溅大、成形差。在研究CO2气保焊短路过渡理论基础上，深入研究了表面张力过渡各个阶段参数与送丝速度的关系、焊接电压与液桥缩径状态的检测方法。研究表明，在表面张力过渡区内存在一段失控区，增加了表面张力过渡的不确定性。随着送丝速度的变化，熔滴过渡各阶段时间影响液桥分断时的表面张力过渡。依据表面张力过渡对电源特性的要求，提出了两种实现方案，逆变环节控制和输出斩波控制，并指出仅采用逆变环节实现表面张力控制的局限性，研究还表明改变表面张力过渡区的电流值可改善过渡的稳定性。研究方案在实际中得到了验证。     

手工电弧焊电压控制的研究

手工电弧焊的电弧电压是一个难以控制的参数，有时能对焊接质量产生较大影响。当电弧电压高于设定值时，通过焊接电源外特性曲线的转换，使电流从焊接电源跳变到较小电流，由此通知操作者去调节弧长，从而把电弧电压维持在设定值之下。     

CO2焊短路信号的检测

根据CO2气体保护焊短路过渡过程的负载特点，利用电压比较器、du/dt线路和数字电子线路．设计了短路检测电路和短路液桥缩颈检测电路。短路检测电路利用焊接电压的变化确定熔滴短路的状态和时刻，能正确区分引弧短路与熔滴短路并考虑瞬时短路时过程的影响；缩颈检测电路利用焊接电压微分du/dt检测液体小桥产生缩颈爆断的时刻．对瞬时短路可能产生的不良影响不做反应。对所设计的电路成功地进行了模拟实验和实际试验验证。     

Controlled bridge transfer (CBT) gas metal arc process for steel sheets joining

In non-pulsed gas metal arc welding (GMAW), spatter can be reduced by lowering the short-circuit current to a low level just before the re-arcing. The reduction in spatter requires an improvement in the accuracy of predicting the re-arcing by stabilizing the metal transfer and improving the robustness of the accuracy against disturbances. The controlled bridge transfer (CBT) process optimizes the accuracy of predicting the re-arcing in real time in response to the metal transfer, realizes spatter reduction and stable arc in non-pulsed GMAW. Traditionally, GMAW is carried out using electrode positive polarity. However, this polarity is not sufficient for welding extra-thin steel sheets, specifically those thinner than 1.0 mm. With electrode negative (EN) CBT process, although slight arc voltage fluctuation occurs caused by the behaviour of cathode spots on the tip of the wire during EN polarity GMAW, instantaneous voltage uses command computation to improve the transient response against the disturbance. Consequently, a stable arc can be obtained without increasing the number of short circuits in a unit time to obtain spatter-free welds.     

CO2气体保护焊表面张力过渡

CO2气体保护焊采用短路过渡,飞溅大、成形差.在研究CO2气保焊短路过渡理论基础上,深入研究了表面张力过渡各个阶段参数与送丝速度的关系、焊接电压与液桥缩径状态的检测方法.研究表明,在表面张力过渡区内存在一段失控区,增加了表面张力过渡的不确定性.随着送丝速度的变化,熔滴过渡各阶段时间影响液桥分断时的表面张力过渡.依据表面张力过渡对电源特性的要求,提出了两种实现方案,逆变环节控制和输出斩波控制,并指出仅采用逆变环节实现表面张力控制的局限性,研究还表明改变表面张力过渡区的电流值可改善过渡的稳定性.研究方案在实际中得到了验证.     

可控硅手弧焊电源动特性的探讨

本文详细地分析了ZX5-400型可控硅手弧焊电源动特性的几个特点。认为这类焊机,由于从负载至短路过渡过程的电流上升时间短,因而用低氢型焊条焊接时,65%以上的熔滴,在短路过渡时所形成的小桥金属,破断发生在负载至短路动特性电流波形的下降段,甚至在隐态短路电流段。这样,对减小飞溅十分有利。同时提出考核这类焊机动特性的新方法。科学地论证i_(fd)/I_f(t_o)这(?)参数能准确反映电源动特性与飞溅的关系,对修正直流弧焊电源动特性标准有很大参考价值。     

CO2气体保护焊的新型全数字化波形控制技术

对于逆变弧焊电源,采用基于 DSP 的全数字控制策略.针对短路过渡 CO2 气体保护焊特点,提出了准恒压全数字化新型波形控制策略,不再根据输出电压区分短路和燃弧过程,使得短路和燃弧过程过渡自然,适应于所有的焊接工艺,提高了系统的适应性.同时在短路初期采用瞬态电流抑制技术减少了飞溅,建立了包含实时燃弧能量补充机制的全数字化电压电流瞬时反馈的全数字三闭环控制模型.结果表明,所提出的全数字化软开关控制策略灵活、可靠;所采用的数字波形控制技术适应性好、灵活、焊接过程稳定、焊缝成形优良.

Abstract：

According to the characteristics of short circuit transfer of CO2 gas metal arc welding, a novel full digital waveform control scheme called quasi-constant voltage control is presented for inverter type arc welding power based on DSP. Short circuit and arc ignition process are not judged according to the output voltage and transfer process between them is smooth. The strategy is also applied to all welding conditions. Initial current at the instant of short-circuit is suppressed to reduce spatter generation. A triple closed loop control model including real time energy compensation for the arc state based on instantaneous voltage and current feedback control is estabhshed. Flexibility and reliability of the proposed fully digitalized softswitching control strategy is validated by experimental results of 400 A welding machine. The experimental results show that proposed digital waveform control scheme is applicable for different wire feeding speed conditions, and the welding process is stable and the welding bead appearance is good.     

弧焊逆变电源动态性能的提高及其对短路过渡焊接过程的影响

采用可饱和输出电感大幅度提高了弧焊逆变电源的动态性能。在此基础上,研究了电源动态特性对ＣＯ２短路过渡焊接过程的影响规律。研究结果表明,增大短路后期电流的下降速度可以有效地减小焊接飞溅,而提高短路中期电流上升速度则有利于短路过渡焊接过程的规则性与稳定性。     

软开关逆变器在CO2波控电源中的应用研究

将新型软开关电路拓扑和逆变技术引入CO2孤焊电源,保证电源在全范围内实现软开关,使开关管在零电压下开通和关断,开关损耗、开关应力及电磁干扰等得到明显改善,电源逆变频率高、效率高、稳定性好、动特性好。并以此为硬件平台,将波形控制技术引入CO2短路过渡各阶段的焊接电流控制,以软件编程的方式对各阶段焊接电流波形进行精细控制,有效地改善了CO2短路过渡的飞溅大和成形差的问题。     

CO2焊逆变式电源电子电抗的变结构控制仿真研究

介绍了一种适合用于CO2焊逆变式电源的电子电抗变结构控制方法.运用该方法和Matlab仿真工具,建立了电子电抗变结构控制仿真模型,并对电子电抗变结构控制的逆变式电源-电孤动态系统进行仿真.对比线性电子电抗控制和变结构电子电抗控制的不同结果,获得短路阶段电流初始上升率和后期上升率的不同,以及燃弧电流初始下降率和后期下降率的不同的电流波形,有效限制短路峰值电流,提高燃弧能量.试焊结果表明,电子电抗变结构控制的CO2焊逆变式电源对减小焊接飞溅和改善焊缝成形有着明显效果.     

IGBT逆变低飞溅CO2焊机的研究

介绍了采用短路电流波形和短路电流疏导控制相结合的逆变低飞溅CO2气体保护焊机。其主电路采用奎桥式拓扑结构，以IGBT管为功率开关器件，中频变压器使用微晶磁心。实验证明该CO2气体保护焊机在焊接过程中明显有效地抑制了飞溅。     

车用薄镀锌板CMT搭接工艺特性

针对车用薄镀锌板材料,为了进一步降低冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)时产生的飞溅,研究分析了薄镀锌板CMT搭接焊接工艺特性.采用Baumer HX 13工业级高速摄像机拍摄了CMT焊接熔滴过渡图像,利用NI PXI数据采集系统采集了CMT焊接电流电压信号.主要研究了短路前期阶段与短路后期阶段电流电压对CMT熔滴过渡的影响规律,同时分析了焊枪倾角对薄镀锌板CMT搭接焊接熔滴过渡行为的影响.结果表明,当CMT短路阶段电流小于基值阶段电流时,电信号波形未出现扰动现象,焊接过程稳定;当降低短路后期电流约5 A时,能够有效降低CMT搭接产生的飞溅;当焊枪与垂直平面呈30°夹角时,能够获得平稳的熔滴过渡,焊接飞溅最小,焊缝熔深最大,焊缝成形最佳.故短路阶段电流小于基值阶段电流且降低短路后期电流约5 A时,采用焊枪倾角30°的焊接工艺能够实现较小的焊接飞溅,为生产实践提供理论依据.