[发明专利]一种耦合电弧的短路过渡焊接系统及其控制方法

摘要

一种新型的耦合电弧短路过渡焊接系统及其控制方法，属于焊接方法设备及自动化领域。本发明采用了数字化芯片DSP控制手段，完成了直流MAG和TIG的复合焊接短路过渡过程的控制。在焊接过程中，两个电弧分别采用独立电源控制，电源之间形成通信连接，MAG焊丝和母材之间形成主弧，采取短路过渡的熔滴过渡形式；TIG电极和焊丝之间形成辅弧。本发明以MAG和TIG输出总电流150A-250A为基础，控制TIG电源在燃弧阶段输出电流I1，80A≤I1≤200A，用来熔化更多焊丝填充焊缝，在短路阶段输出电流I2，20A≤I2≤80A，用来维持电弧的稳定性。本发明解决了短路过渡焊接时能量的精确控制问题，实现了母材热输入和熔敷金属量的独立调节功能，使得母材的热输入实现可控可调节。

主权项

一种耦合电弧的短路过渡焊接系统，其特征在于：其包括TIG焊接系统（1）、MAG焊接系统（2）、前面板输入及显示（3）、送丝系统（4）和电弧能量输出（5）；TIG焊接系统（1）主电路包括整流滤波电路（1.1）、逆变电路（1.2）、中频变压器（1.3）、二次整流电路（1.4）、电流莱姆（1.5）、电压莱姆（1.6）、高频引弧（1.7）和高压稳弧（1.8）；三相输入380V交流电接整流滤波电路（1.1），然后按顺序串联逆变电路（1.2）、中频变压器（1.3）、二次整流电路（1.4）三个部分，二次整流电路（1.4）两端分别接MAG焊枪（5.1）和TIG焊枪（5.2），电流莱姆（1.5）和高频引弧（1.7）串联在二次整流电路（1.4）和TIG焊枪（5.2）之间，电压莱姆（1.6）和高压稳弧（1.8）并联在MAG焊枪（5.1）和TIG焊枪（5.2）之间；其中的控制电路包括核心部分和驱动执行部分；核心控制部分包括DSP系统（1.9）、电流采样及滤波（1.10）、电压采样及滤波（1.11）以及保护电路（1.12）；DSP系统（1.9）与MAG焊接部分的DSP系统（2.7）相连，形成通信，并连接电流采样及滤波（1.10）、电压采样及滤波（1.11）和保护电路（1.12），接受他们传递的信号，与逆变驱动电路（1.13）、高频引弧驱动电路（1.14）和高压稳弧驱动电路（1.15）相连，给予它们驱动信号；电流采样及滤波（1.10）和电压采样及滤波（1.11）的一端与DSP系统（1.9）相连，另一端分别与主电路中的电流莱姆（1.5）和电压莱姆（1.6）相连；驱动部分包括逆变驱动电路（1.13）、高频引弧驱动电路（1.14）、高压稳弧驱动电路（1.15）；逆变驱动电路（1.13）与逆变电路（1.2）相连，传递信号给保护电路（1.12），并接收来自DSP系统（1.9）的驱动信号，高频引弧驱动电路（1.14）和高压稳弧驱动电路（1.15）分别与DSP系统（1.9）相连，并分别驱动高频引弧（1.7）和高压稳弧（1.8）；MAG焊接系统（2）主电路包括整流滤波电路（2.1）、逆变电路（2.2）、中频变压器（2.3）、二次整流电路（2.4）、电流莱姆（2.5）、电压莱姆（2.6）；三相输入380V交流电接整流滤波电路（2.1），然后按顺序串联逆变电路（2.2）、中频变压器（2.3）、二次整流电路（2.4）三个部分，二次整流电路（2.4）两端分别接MAG焊枪（5.1）和工件（5.3），电流莱姆（2.5）串联在二次整流电路（2.4）和MAG焊枪（5.1）之间，电压莱姆（2.6）并联在MAG焊枪（5.1）和工件（5.3）之间；其中的控制电路包括核心部分和驱动执行部分；核心控制部分包括DSP 系统（2.7）、电流采样及滤波（2.8）、电压采样及滤波（2.9）以及保护电路（2.10）；DSP系统（2.7）与TIG焊接部分的DSP系统（1.9）相连，形成通信，并连接电流采样及滤波（2.8）、电压采样及滤波（2.9）和保护电路（2.10），接受他们传递的信号，与逆变驱动电路（2.10）相连，给予驱动信号；电流采样及滤波（2.8）和电压采样及滤波（2.9）的一端与DSP系统（2.7）相连，另一端分别与主电路中的电流莱姆（2.5）和电压莱姆（2.6）相连；驱动部分包括逆变驱动电路（2.11）；逆变驱动电路（2.11）与逆变电路（2.2）相连，传递信号给保护电路（2.10），并接收来自DSP系统（2.7）的驱动信号；前面板输入及显示（3）包括焊接参数给定（3.1）和焊接参数显示（3.2）；焊接参数给定（3.1）和焊接参数显示（3.2）均与MAG焊中的DSP系统（2.7）相连，进行显示和送丝信号与DSP系统（2.7）的信号传递；送丝系统（4）包括焊枪开关（4.1）、送丝给定（4.2）、气阀（4.3）和送丝机调速电路（4.4）；MAG焊系统中DSP通过光电隔离（4.5）与焊枪开关（4.1）、送丝给定（4.2）和气阀（4.3）相连，焊枪开关（4.1）、送丝给定（4.2）和气阀（4.3）通过送丝机调速电路（4）与MAG焊中送丝轮相连；电弧能量输出（5）包括MAG焊枪（5.1）、TIG焊枪（5.2）和母材（5.3）；其中TIG焊枪（5.2）中的TIG电极与MAG焊枪（5.1）中MAG焊丝之间的距离为2‑6mm，TIG电极与母材（5.3）之间的距离为3‑7mm，MAG焊丝与母材（5.3）之间的距离为18‑25mm。