[发明专利]冷丝埋弧焊接方法及装置和控制系统及控制方法

权利要求书

1、冷丝埋弧焊接方法，以燃弧焊丝与被焊工件间产生的电弧为热源，其特征是采用一根不通电、不加热的填充冷丝插入过热的熔池中，作为焊缝填充金属，冷丝的填充位置在相对焊接前进方向上位于电弧中心后方的高温熔池中心部位，在焊接过程完成前，首先停止冷丝送进，然后再熄灭燃弧焊丝，结束整个焊接过程。

2、实现权利要求1所述方法的冷丝埋弧焊接装置，固定安装在常规的焊接小车上，由冷丝填充机构、燃弧焊丝送丝机构组成，其特征在于燃弧焊丝送丝机构中的燃弧焊丝(5)由两对由直流电机驱动的第一送丝轮(4)驱动，经由固定套筒(2)、安装在固定套筒(2)下端的导电嘴(1)送入焊接熔池；冷丝填充机构由冷丝调节机构和冷丝送丝机构组成，冷丝调节机构由定位套筒(7)、定位板(9)、转动副(8)、紧定螺帽(11)组成，冷丝送丝机构由两对第二送丝轮(4′)及直流电机组成，冷丝(6)由第二送丝轮(4′)驱动，经由定位套筒(7)中的蛇形软管和定位嘴(12)伸出，定位套筒(7)以转动副(8)为轴在定位板(9)上的滑道(10)上作圆周滑动，定位板(9)安装在固定套筒(2)上，固定套筒(2)的轴心线垂直于水平面，定位套筒(7)与固定套筒(2)的轴心线的夹角小于90°。

3、控制权利要求2所述装置、实现权利要求1所述方法的冷丝埋弧焊接控制系统，其冷丝填充机构的送丝驱动采用直流伺服电机，通过双向晶闸管BTA41调节电枢电压，同步信号SY1由光电耦合器TLP521从交流输入电压获取，接至第二子系统(II)中82C54的GATE端，其特征在于该控制系统由采用相同80C196KB单片机的第一子系统(I)和第二子系统(II)组成，第一子系统(I)和第二子系统(II)通过80C196KB的RXD、TXD接口串行通讯交换数据，单片机外部总线8位，采用一片74HC373作为地址锁存器，一片27C64为程序存储器，采用十六位定时器/计数器82C54产生同步触发脉冲；第一子系统(I)通过扩展2片82C54，为电源主电路晶闸管和燃弧焊丝调速电路晶闸管提供4路触发脉冲，实现电源静特性及燃弧焊丝速度实时控制；第二子系统(II)采用1片82C54提供2路触发脉冲，通过对焊接小车，或滚轮架，或操作机的驱动电机调速电路和填送丝直流伺服电机的调速电路中晶闸管触发角进行实时调整，实现对焊接速度和填充冷丝速度闭环控制。

4、控制权利要求2所述装置、实现权利要求1所述方法的冷丝埋弧焊接控制系统采用的控制方法，其步骤为：

(1)预置燃弧焊丝的焊接电流I、焊接电压U和焊接速度Vh的值，获得对应与预置的规范参数的冷丝填充速度VI的值；

(2)确定冷丝插入位置，冷丝的填充位置在相对焊接前进方向上位于电弧中心后方的高温熔池中心；

(3)燃弧焊丝引弧，形成熔池；

(4)实时采集的焊接电流(I)、电弧电压(U)，确定熔池长度阈值Lg，

Lg＝P2UI，当熔池长度L＞Lg时，以给定速度开始送进冷丝，当焊接停止时，首先停止冷丝的送进，然后停止燃弧焊丝送进，通过延时和特性衰减使电弧返烧，燃弧焊丝熄灭，整个焊接过程结束。