[发明专利]一种基于正弦波调制脉冲的双丝弧焊电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及高速双丝弧焊的技术领域，尤其是指一种基于正弦波调制脉冲的双丝弧焊电源系统。

背景技术

随着科技的发展，工业生产开始加强节能意识，提高资源利用率，同时要求产品尽可能轻量化，铝合金因其重量轻耐腐蚀比强度高价格适中等优点，铝合金类等轻质材料的应用越来越广泛，从而对焊接工艺、质量和效率都提出了新的要求，对焊接要求也越来越高，尤其在对厚度<1.5mm的薄片铝合金进行焊接时，容易焊穿等难题。脉冲MIG焊的出现解决了铝合金类轻质材料无法有效焊接的难题，然而，要获得良好的焊接效果，焊接工艺方法的不断提高，同时需要对焊接输入能量进行精确控制，提高焊接电弧的可控性，从而达到提高焊缝质量的目的。脉冲熔化极惰性气体保护焊(以下简称脉冲MIG焊)具有熔滴可控且均匀可靠飞溅少焊缝成型美观等优点，在目前工业生产实用中，是一种焊接质量较好的熔化极焊接方法，为解决铝合金的诸多焊接技术难点，研究者在常规脉冲MIG焊接技术的基础上开发出一种具有熔池搅拌作用的双脉冲MIG焊接技术，早在20世纪末日本就开始应用其焊铝，该技术能获得较好的焊缝外观和较高的焊接效率，并可减少气孔气泡发生率，细化焊缝晶粒。目前为止，双脉冲MIG焊是铝合金焊接的最佳解决方案之一，但不具备普遍的系统理论规律性。

同时双丝焊的出现，提高熔敷速率一倍以上，还能有效地提高电弧热效率，在相同熔敷速度的前提下有效减小热输入，对于防止焊接变形具有重要意义。双丝焊具有单丝焊无法比拟的优势，焊接效率高，热输入小，能够满足大电流焊接的需要。双丝焊由于两个电弧同在一个熔池上燃烧，不仅提高了总的焊接热输入，而且改变了热量公布的特点，在进行高速焊时能够获得优质美观的焊缝质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，针对铝合金类等轻质材料的应用越来越广泛的良好发展前景，根据国内外脉冲MIG焊接技术现状及发展趋势，提供一种基于正弦波调制脉冲的双丝弧焊电源系统，具有良好的焊接性能及非常快的响应速度。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于正弦波调制脉冲的双丝弧焊电源系统，包括：

针对正弦波调制脉冲的数学模型，用于将焊接脉冲电流I_i的峰值和基值的大小按正弦波规律变化，形成峰值、基值电流序列值；

以DSP为控制核心的控制检测电路，用于实现双丝弧焊电源系统的闭环控制，保证系统输出电流电压具有稳定的闭环可控性，采用DSP进行柔性编程，使系统的控制过程实现数字化，同时在上述数学模型的基础上，实现正弦波调制脉冲技术，使焊接脉冲电流I_i的峰值和基值的大小变化由正弦波控制；

智能专家焊接面板，用于实现双丝弧焊电源系统的人机交互功能，可对数学模型中的正弦波调制脉冲焊接参数进行调节，同时对焊接参数进行精选、一元化及其最优化建立正弦波控制脉冲电流焊接专家数据库。

在所述数学模型中，脉冲峰值电流及其时间的关系式为：

I_pi=I_p0+A_ISin(2πt_i/T) (i=1,2,…,N)        （1）

t_pi=t_p0+A_tpSin(2πt_i/T) (i=1,2,…,N)       （2）

其中，脉冲峰值电流为I_pi，初始值为I_p0，脉冲峰值时宽为t_pi，初始值为t_p0；

脉冲基值电流及其时间的关系式为：

I_bi=I_b0+A_ISin(2πt_i/T) (i=1,2,…,N)        （3）

t_bi=t_b0–A_tbSin(2πt_i/T) (i=1,2,…,N)      （4）

其中，脉冲基值电流为I_bi，初始值为I_b0，脉冲基值时宽为t_bi，初始值为t_b0；