[发明专利]自动焊接回走式收弧控制方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接工艺技术领域，特别涉及一种自动焊接回走式收弧控制方法。

背景技术

焊接时由于电弧的吹力，熔池呈凹坑状，如焊接结束收尾时立即拉断电弧，则会产生一个低于焊道表面甚至焊件平面的弧坑，并且有拖尾(如附图1所示)，这是由于焊接时移动熔池的形状决定的，使收尾处强度降低，并容易产生应力集中而形成弧坑裂纹，因此收尾动作不仅是熄弧，还要填满弧坑，这就形成了焊接过程的收弧阶段。在目前大多数自动焊接中，焊接收弧阶段都是采用先停止焊枪与焊件的相对运动，然后燃弧一段时间，让弧坑填满再熄弧，从而完成焊接，但这样会出现如附图2(a)、(b)中的两种情况：附图2(a)所示为焊接收弧阶段燃弧时间短，但却很容易出现焊缝收弧处焊缝增高强度不够；附图2(b)所示为焊接收弧阶段燃弧时间加大使焊缝收弧处焊缝高度增加，但这样也造成收弧阶段堆覆金属表面比焊道表面要高。这两种情况的出现都会影响焊缝端点接头的力学性能与外观成型；另外由于收弧时不像引弧那样电弧向后有一吹力，使得起弧处焊缝高度较为平整，而焊接收尾处没有向前的显著吹力，也会造成附图2中收尾处AB段为一明显斜坡，焊缝高度一致性差。此外对于焊速比较高的某些焊接情况，还有可能出现收尾处与焊道之间有一空隙，如附图3所示。

发明内容

本发明目的是为了保证自动焊接收尾处熔敷金属与焊道金属间的平整连接，提高收尾处的成型效果。

本发明是受启发于在焊接结束收尾时立即拉断电弧会产生一个低于焊道表面甚至焊件平面的弧坑，且收尾处焊缝高度一致性差，而引弧处却成型较好，因此发明了在收弧阶段模拟引弧过程的自动焊接回走式收弧控制方法。

本发明是通过下述方案实现的，在自动焊接过程进入收弧阶段，停止焊枪与焊接工件之间的相对运动，同时可以改变焊接电流和电压，继续燃弧，等到堆覆金属表面与焊道将要齐平时，焊枪与工件保持一定的相对速度作相对于焊接方向相反的一小段相对运动，直至填满熄弧收尾处与焊道之间的空隙，停止燃弧，焊接结束，达到很好的焊接收尾成型效果，如附图4所示。

整个过程如附图5、图6所示。一般情况下对于金属焊接，焊枪与工件相对静止燃弧时间T1为0.05-1s，焊枪与工件回走相对运动燃弧时间T2为0.1-2s，如若对于某些焊接情况成型效果不佳，可以调整收弧阶段的焊接电压和电流变化以及回走速度，也可在收弧处控制焊接线能量多次往复行走过渡熔滴，达到最佳收弧控制效果。

本发明的优点，是在焊接结束时保证了熄弧处与焊道间的平整连接，也因为收弧阶段有了回走过程，使得收弧时在焊接方向有一向前的吹力，使得熔池熔化金属向前堆积，因此收弧处AB段高度相对来说较为一致，如附图4所示。另外本发明方法在目前各种自动焊接设备上均可通过程序控制实现，应用方便简单。

附图说明

图1  现有技术中焊接收尾处弧坑和拖尾现象示意图；

图2  (a)表示现有技术中收弧阶段燃弧时间短，焊缝增高强度不够示意图；(b)表示现有技术中收弧阶段燃弧时间加大，使焊缝收弧处焊缝高度增加的示意图；

图3  焊速比较高的情况下，出现收尾处与焊道之间有一空隙的示意图；

图4  本发明焊接收弧方法收尾成型效果示意图；

图5  自动焊接回走式收弧过程示意图；(注：焊枪回走是相对于工件回走)；(a)表示焊接收弧阶段开始；(b)焊枪与工件相对静止燃弧，填弧坑结束，焊枪回走；(c)焊枪回走过程中；(d)焊枪回走结束，熄弧，停止焊接；

图6  自动焊接回走式收弧控制过程示意图；

图7  a、b、c、d分别对应于静止燃弧时间分别为0.3秒、0.5秒、0.6秒、0.7秒时焊接收尾处成型图；

图8  设定静止燃弧和回走时的电压电流维持不变，所得焊缝收尾处成型图。

具体实施方式

可以采用单片机、DSP或电子电路等进行程序控制，并可以与焊接电流或电压波形控制结合。若采用单片机或DSP控制，其程序流程如附图6所示。

这里将回走收弧控制方法和普通收弧控制方法应用于铝合金的焊接进行对比验证，具体实施方案：焊接设备为首钢Motoman NX100焊接机器人、Fronius逆变数字化焊机TPS4000和VR4000送丝机，采用脉冲焊接并收弧，脉冲峰值电流为380A，基值电流为50A，峰值时间为1.6s，频率为125Hz，焊接速度为60cm/min。当采用普通收弧控制时，焊接进入收弧阶段，焊枪与工件停止相对运动，维持电压电流不变，设定焊接进入收弧阶段焊枪与工件相对静止燃弧时间分别为0.3s、0.5s、0.6s、0.7s，所得焊接收尾处成型分别如附图7中(a)、(b)、(c)、(d)所示；当采用回走收弧控制策略方法时，按照附图6通过编写程序实现回走收弧控制，设定焊接进入收弧阶段焊枪与工件的相对静止燃弧时间为0.1s，回走时间为0.4s(相对应的回走距离为4mm)，设定静止燃弧和回走时的电压电流维持不变，所得焊缝收尾处成型如附图8所示。