一种焊机控制方法及其输出电路与流程

本发明涉及焊机，具体为一种焊机控制方法及其输出电路。

背景技术：

1、一般焊机在输出电路均加有比较大的电感(行业内称电抗器)如图1，其目的是为了防止在小电流断弧。需要说明的是目前一些低端手工焊机没有加输出电感，是因为一方面成本限制，另一方面手工焊接没有特别小的电流，一般输出电流都在30a以上，本来就不容易断弧，可以不加电抗器。但气保焊(包括脉冲气保，双脉冲气保焊等)经常会到很小电流下燃弧，这个时候就很容易断弧，所以气保焊机都会加电抗器。

2、加这个电抗器带来的问题一方面增加了焊机成本，更重要的是阻碍了低飞溅焊接方案的实现。低飞溅方案实现的关键点是在短路过渡后期，熔滴形成缩颈时迅速减小输出电流，让液桥在表面涨力作用下轻柔地断开，重新燃弧，这样就没有飞溅。如果此时有较大输出电感，输出电流不能迅速减小，液桥就会在电磁收缩力作用下爆断，产生大的飞溅。

3、日本和美国的低飞溅焊机为了克服输出电感的这种副作用，在电抗器上串联了一个大功率开关管如图2，当形成缩颈时迅速关闭这个开关管把电感断开，这样就避免了因为电抗器的存在，电流不能迅速减小而造成的飞溅。缺点是这套开关电路成本非常高(比普通焊机成本高30％以上)，而且笨重耗能，严重影响了推广。

4、尽管传统焊机为了防止断弧在焊机输出端加了电抗器，但还是不能杜绝小电流断弧，所以在设计气保焊机时为了尽可能少断弧，通常会牺牲一些小电流焊接性能，把最小电流限制在一个比较大的级别上。

5、气保焊和药皮手工焊采用短路过渡方式实现焊接，这种过渡方式的缺点是飞溅大，焊工工作环境差，飞溅物粘到工件表面，造成焊缝表面不光滑，要求高的场合还需要打磨掉飞溅。为了解决飞溅问题，美国林肯公司提出了表面张力过渡控制方法(stt)，目前做的效果比较好的是日本安川机器人配套的rd350焊机，其原理也是stt模式，这两家的实际焊接波形如图4(林肯)，图5(安川)。可以看出，两个公司波形基本类似，都比较好地实现了低飞溅过渡，但他们有一个共同的缺点：在短路期间持续增加电流，直到发现缩颈形成(根据电压变化来判断)，这个时候就突然降低电流以防止飞溅产生。这样做的结果是每次缩颈都是发生在最大电流下，这个时候再降低电流有两方面问题：

6、(1)在这么大电流下突然把电流降低难度比较大，稍微降得慢点就会产生飞溅，

7、(2)在这么大电流下判断稍微延迟一点(哪怕是0.1毫秒)液桥就已经爆断形成飞溅了，再降电流也没用了。

8、所以这两种机器都要求在工件上单独加一条电压采样线，以便准确采样电压来判断熔滴状态。此外，这两种机器都有很复杂的电路来避免输出电感储能造成的飞溅。

9、综上所述的问题，为此，我们提出一种焊机控制方法及其输出电路。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种焊机控制方法及其输出电路，解决了现有的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种焊机的输出电路，包括：

4、焊接主变t1，整流二极管d1、d2和d3，可控直流电源u1，以及电感l1，并电连焊接正极和负极；

5、所述焊接主变t1电连接整流二极管d1和整流二极管d2；

6、所述可控直流电源u1电连接整流二极管d3和电感l1。

7、一种焊机控制方法，包括以下步骤：

8、步骤s1、在燃弧期间发现短路时t1立刻降低电流；

9、步骤s2、在小电流i1处等待一定时间，以便让熔滴完全在熔池中铺展开，然后再快速增加电流t2时刻到i 2，以便让熔滴尽快形成缩颈；

10、步骤s3、在大电流i2处等待一定时间后t3降低电流到中等电流i 3处等待缩颈。

11、步骤s4、在中等电流i 3处发现缩颈时，到t5后立刻降低电流到i4等待。

12、步骤s5、在小电流i4处等待直到液桥在表面涨力作用下断开，t6时刻，电压快速增加，并将电流上升到一个较大电流i5。

13、步骤s6、在大电流i5等待一定时间后，t7处再降低电流到正常燃弧电流i 6处，等待下一次短路发生，这样就完成了一次短路过渡的全过程。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

15、本发明取消了焊机输出电感，以实现低飞溅焊接；本发明采用了一个小电流可控直流电源来防止断弧；本电路的另外一大优点是由于不怕断弧，气保焊最低电流可以控制在很小，大大提升了小电流段的焊接性能；本发明采用波形控制技术降低了短路过渡的飞溅。

16、本发明省掉了容易出问题的电压采样线，取而代之的是根据回路电阻乘以电流来作为电缆压降，这样把机器上采样的电压减去电缆压降就是电弧电压，这种计算更准确，也避免了电压采样线接地位置不同正常的采样误差。

17、本发明去掉了电抗器，增加了可控直流电源，这样做有几个好处：

18、(1)成本降低了，电抗器比直流电源成本高很多。最重要的是由于没有电抗器，省掉了关断电抗器的i gbt及其配套电路，这套电路成本是非常高的。

19、(2)用可控直流电源很好地解决了焊机断弧问题，对焊接效果的好处体现在几个方面：

20、(21)对于气保焊和药皮手工焊这种短路过渡焊接方式来说，都可以应用本发明的波形控制技术来实现低飞溅焊接，在t1，t5处突然降低电流很容易造成断弧，采用这种电源后就不再担心断弧问题了；

21、(22)对于脉冲气保，双脉冲气保，氩弧，脉冲氩弧这些非短路过渡焊接方式来说，也存在断弧的问题(即使有电抗器)，所以在设计焊机时也不得不牺牲一些焊接性能来避免出现过多的断弧，比如像脉冲气保的基值电流就不能做的太小，否则容易断弧，这样就使脉冲气保的最小焊接电流不能太小。

22、(3)本发明可以提高对脉冲气保焊性能：

23、本发明不仅能实现气保焊和药皮手工焊的超低飞溅焊接，对于脉冲气保焊也能大幅度提高焊接性能，一方面能扩展小电流焊接范围，能焊更薄的板材，另一方面，脉冲气保焊有一个矛盾点，就是电压调高的话没有飞溅，但热输入量太大，焊接效率降低，焊缝热影响区变大，焊缝质量下降，如果电压调低就会产生较大的短路飞溅。在脉冲气保焊中使用本发明的短路过渡模式就可以在短路时大幅度降低飞溅，使脉冲气保焊既没有飞溅，热输入量也比较低，这是业界追求的脉冲气保焊的理想境界。

24、(4)本发明可以让气保焊取代脉冲气保焊的应用场合；

25、脉冲气保发明的原因是人们无法忍受气保焊的飞溅，但脉冲气保焊又产生新的问题：热输入量太大，焊接效率降低，焊缝热影响区变大，焊缝质量下降，用本发明很好地解决了气保焊的飞溅问题，用脉冲的必要性就不大了，以前必须用脉冲气保的场合现在用这种低飞溅气保就可以满足要求。。

技术特征：

1.一种焊机的输出电路，其特征在于，包括：

2.一种焊机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种焊机控制方法及其输出电路，包括：焊接主变T1，整流二极管D1、D2和D3，可控直流电源U1，以及电感L1，并电连焊接正极和负极；所述焊接主变T1电连接整流二极管D1和整流二极管D2；所述可控直流电源U1电连接整流二极管D3和电感L1。本发明取消了焊机输出电感，以实现低飞溅焊接，还采用了一个小电流可控直流电源来防止断弧，还采用波形控制技术降低了短路过渡的飞溅，并且本电路由于不怕断弧，气保焊最低电流可以控制在很小，大大提升了小电流段的焊接性能。技术研发人员：郭昊受保护的技术使用者：北京昊威德软件有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13