[发明专利]用于在接合过程中调节脉冲电弧等离子体的能量输入的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在接合过程中调节脉冲电弧等离子体的能量输入的方法以及设备。

背景技术

现有技术尝试借助于仅测量和调节焊接电流和焊接电压来影响脉冲焊接过程中的能量输入，并且在往下直至0.7毫米的板材厚度上该尝试都运行得足够好。

但是，待接合的板材越薄，迄今为止的焊接过程就运行得越不稳定。氧化部位、材料应力或者间距误差导致板材频繁被烧穿。一方面，能量输入必须足够高，以便产生紧密的材料连接，另一方面，该能量输入又不能高得使焊缝或者焊缝金属不合格。

为了借助于引入其他影响因素来使能量输入稳定，进行了不同的研究。在这种情况下，已表明的是，光谱信息可以给过程运转情况提供有益的指示。文献中主要给出的是对所参与的材料的光谱线的研究，以便得出过程结论。

在Han GuoMing等人的：“Acquisition and pattern recognition of spectrum information of welding metal transfer.Materals & Design，Vol.24，Issue 8，December 2003，pp.699-703”中指出一种借助于模式识别方法来研究电弧光谱的技术。正确的焊接充当训练模式。开发一种最小差距分类器(Minimum-Distanz Klassifikator)，以便提取不同的特征。

在Li等人的“Precision Sensing of Arc Length in GTAW Based on Arc Light Spectrum.Journal of Manufacturing Science and Engineering.February 2001，Vol.123，Issue 1，pp.62-65”中尝试：利用光谱方法来确定钨极气体保护电弧焊(Gas Tungsten Arc Welding，GTAW)过程中的电弧长度。在696.5nm；+/-15nm的波长上可以将电弧长度确定在+/-0.2mm上。

在Li等人的“Spectral Information of Are and Welding Automation，Welding in the World，Vol.34，(1994)317-324”以及在Li Junyue等人的“Basic theory and method of welding arc spectral information，Chinese Journal of Mechanical Engineering 2004/02”中指出由12个方程组成的公式，用于给电弧的光谱特性建立模型。由此出发，能够给出对电弧状态和状态变化的不同结论。

在Valensi等人的“Experimental study of a MIG-MAG welding arc.13^th International Congress on Plasma Physics，ICPP 2006，Kiev，May22-26，2006”中提出如下概述：能够以何种方式来应用等离子体物理学的现代方法。因此，利用线光谱计来研究对熔滴转移和保护气体的影响的假设，例如得出如下论断：“等离子体温度似乎不应超过20000开尔文”。

在Li等人的“Analysis of an Arc Ligth Mechanism and Its Application in Sensing of the GTAW Process.Welding Research Supplement，Sept.2000，252-260”中，利用光谱方法来研究Gas-Tungsten Arc-Welding过程(GTAW)。通过滤出氩离子线和金属原子线，可以得出针对+/-0.2mm上的电弧长度的内在联系。

在Ancona等人的“Optical Sensor for real-time Monitoring of CO2Laser Welding Process.Applied Optics，Vol.40，Issue 33，pp.6019-6025”中，以线光谱分析的方式确定三种元素的发射线，以便从中获得针对等离子体温度的信息。等离子体-电子温度的平均值和标准差与焊接质量之间产生相关性。但是，测量系统不是实时地工作。