[发明专利]焊接电源定量积分控制法及其装置

说明书

本发明涉及一种焊接控制方法及其专用焊接控制装置。

目前控制电焊机焊接电源的方法大致有如下几种：

（1）一般以手动或脚踏开关控制。这种方法误差过大，对比较精密的焊接控制不能适用;（2）采用时间继电器配合水银闸流管进行定时控制。这种方法不能达到毫秒级控制，对焊接时间要求掌握在毫秒级的精密焊接仍不能胜任;（3）周波计数控制法。此法广泛应用于毫秒级精密焊接要求的场合，由毫秒级精密定时控制器对电焊机焊接电源进行开关控制。然而，对于低熔点元件或小体积元件的焊接，由于无法考虑焊接过程中电流的变化情况，故仍难以胜任各种对焊接做功要求极严的电焊机的控制，影响焊接质量，焊接做功过大会损坏工件，焊接做功不足，会使工件焊接不良。

本发明的目的是提供一种与传统的焊接定时控制方法完全不同的焊接电源定量积分控制方法，以及用于本发明方法的电焊机焊接控制装置。

为了阐明本发明的技术解决方案，让我们先分析一下电焊机焊接工件的有关参数，以及它们在焊接过程中的变化。

众所周知，电焊机工作时，其焊接做功值W的大小是取决于焊路电阻R，焊接时间t及焊接电流I三个因素：

W＝f（I、R、t）

当R和I不变时，W＝f（t），即只有在R和I恒定不变的条件下，才能用控制焊接时间t的长短来达到控制焊接做功值W多少的要求。然而，实验表明，这种通过控制焊接时间的长短来确定焊接功W是不够严密的。对于同一工件，在焊接过程中，其初始阶段，电流I呈上升趋势、中间阶段，电流基本恒定，而最后阶段，则呈下降趋势。这是因为开始时焊接电阻，尤其是接触电阻较大，随着焊件的部分熔化，接触电阻变且小，使焊接电流迅速变大。之后，由于焊件接触部大部分已受热熔化，接触电阻变小趋性定，焊接电阻主要是材料自身电阻，因此，焊接电流基本恒定，略有波动。最后，由于焊接件的焊接部已完全熔化成一体，焊件温度迅速升高，热电阻加大，使焊接电流减小。可见，同一工件在焊接过程中其焊接电流是变化的。

我们再考察一下焊接条件对焊接电流的影响。

（1）同一焊接工件在不同的夹持压力下，焊接电流大小也不同，为了达到相同的焊接工艺要求，必须进行补偿。对压力较小，夹持较松的焊接工件必须适当延长焊接时间，而对压力较大，夹持较紧的焊接工件，则应适当缩短焊接时间。

一般地，同一工件、同一条件下，所需焊接功为

W＝W1+W2+W3+W4

其中W1为工件在理想条件下所需的焊接功。

W2为工作环境通风散热的补偿功。

W3为工件焊接散热的补偿功。

W4为电焊机特性的补偿功。

因而，相应地所需焊接时间t＝t1+t2+t3+t4

从上所述可知，简单地采用理想功W1定时控制焊接是难以达到高质量的焊接要求的，而应该根据工件材料要求以及焊接条件诸因素确定实际最佳焊接功W，和对焊接电源输出的焊接电流进行实时采样，对其瞬时功率进行积分，再与最佳焊接功进行比较，一旦达到W′＝c∫^t₀rI²（t）dt＝W时，由控制部件关断焊接执行部件，切断焊接电源，完成一次焊接，表达式中c为焦耳热常数。因此，本发明的技术方案为焊接电源定量积分控制法，并为此方法设计出焊接电源定量积分专用控制装置。

本发明的方法专用设备系以微机为中心，外接焊接电流检测部件、控制执行部件和预置参数输入部件，以及键盘、数字显示与工作状态显示部件。其中系统操作文件固化在微机ROM芯片中。参数由预置参数输入部件或键盘输入微机，微机向焊接电流检测部件发出采样控制信号，并实时写入焊接电流数据。由微机运算，一旦焊接功达到预置做功数值时，微机即向控制执行部件发出关断焊接电源信号，由控制执行部件关断电焊机与电源的连接。

本发明的焊接电源定量积分控制方法是：

1.制作焊接工艺参数表。

2.启动专用设备，输入预置数。

3.启动焊接程序，由专用设备控制接通焊接电源，实时检测焊接电流和对实际焊接功进行积分运算。

4.实际焊接功的积分值与预置最佳焊接功数值相一致时，专用设备中的微机发出关断焊接电源指令，由执行控制部件切断焊接回路，一次焊接结束转入“回火”处理工艺作业。

本发明的优点是：1.本发明的焊接方法，从焊接过程的动态出发，精度高，保证焊接质量，成功率高，可靠性强;2.本发明的专用设备、结构简明，易于实施;3.对普通型点焊机，如DN-15、DN-25等只需作简单改装，便能用于精密焊接要求的场合。

下面给出本发明的附图。