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时间:2019-09-27
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1、第4章电弧焊自动控制基础本章主要讲述其中的两个基本问题,即电弧焊的程序自动控制和电弧焊的自动调节系统问题。4.1电弧焊的程序自动控制4.1.1电弧焊程序自动控制的对象和基本要求1.控制对象主要有:(1)焊接电源(2)拖动电动机(焊接速度)(3)送丝电动机(4)电磁气阀(5)高频发生器或高压脉冲发生器(6)焊接装备用的拖动电动机2.基本要求(1)送气(2)引弧(3)熄弧(4)焊接过程参数的程序控制图4-1自动电弧焊的程序循环图a)钨极氩弧自动焊b)熔化极气体保护焊c)埋弧焊d)汽车轮圈合成专用CO2气体保护焊e)等离子弧自动焊f)脉冲钨极氩弧焊U—电弧电压I—焊
2、接电流Vf—送丝速度Vw—焊接速度Q1—保护气流Q2、Q3—离子气流UH—高频引弧电压4.1.2电弧焊程序自动控制的转换方式和方法1.程序自动控制的转换方式转换方式有三种:(1)行程转换(2)时间转换(3)条件转换2.程序自动控制的转换方法(1)继电器程序控制(2)无触点程序控制(3)数字程序控制图4-2继电器控制电路组合a)“或”组合b)“与”组合4.1.3电弧焊程序控制的基本环节及其实现方法1.延时控制环节(1)并联电容式图4-3为一直流继电器KT1并联电容C后构成的延时继电器。图4-3并联电容延时电路(2)晶体管式1)单结晶体管式其电路如图4-4a所示。
3、2)晶闸管式其电路如图4-4b所示。3)晶体管式其电路如图4-4c所示。4)IC器件式其电路如图4-4d所示。图4-4晶体管延时继电器a)单结晶体管式b)晶闸管式c)晶体管式(延时吸合型)d)555构成的基本延时电路2.引弧控制环节(1)爆裂引弧法1)直接短路爆裂引弧法2)慢送丝爆裂引弧法3)提高短路电流增长速度dis/dt法图4-5慢送丝爆裂引弧电路(2)回抽引弧法1)发动机一电动机拖动法图4-6发电机—电动机系统2)电弧电压继电器控制法图4-7电弧电压继电器控制回抽引弧(3)高频(或高压脉冲)引弧图4-8高频引弧控制电路a)电压继电器控制b)电流继电器控制
4、3熄弧控制环节(1)焊丝返烧熄弧法1)按钮控制法2)延时继电器控制法图4-9延时继电器控制法3)电压继电器控制法(2)电流衰减熄弧法1)无级衰减法常用于钨极氩弧焊和等离子弧焊。2)分级衰减法常用于熔化极电弧焊。4.2电弧焊的自动调节系统焊接时为保证焊接质量选择合适的焊接参数。其中最重要的参数是焊接电流、电弧电压和焊接速度。在焊接过程中保持电弧焊参数恒定4.2.1自动调节的必要性及原理1.自动调节的必要性(1)使电弧静特性发生变化的外界干扰图4-11电弧静特性变化引起的焊接参数变化(2)使电源外特性发生变化的外界干扰图4-12电源外特性变化引起的焊接参数变化2.
5、自动调节的基本原理在上述各种干扰中,弧长发生变化的干扰影响最为突出。图4-13(a)焊条电弧焊的人工调节系统闭环控制系统:根据焊条电弧焊的人工调节系统而设计的图4-13(b)闭环自动调节系统开环控制系统:调节对象的输出和输入之间没有外部反馈联系的系统。4.2.2电弧自身调节系统电弧自身调节系统也称为等速送丝调节系统。这是细焊丝熔化极电弧焊常用的一种控制弧长的自动调节系统。它属于开环控制系统1.电弧自身调节作用的实质熔化极电弧焊的稳定条件方程:Vm=Vf图4-11电弧静特性变化引起的焊接参数变化焊丝的熔化速度Vm与焊接电流Ia和电弧电压Ua的关系,用公式可以表示
6、为:Vm=kiIa-KuUa(4-1)式中,ki是焊丝熔化速度随焊接电流变化的系数ku是焊丝熔化速度随电弧电压变化的系数当送丝速度Vf是恒定值时,当弧长变化时,将出现以下两种情况:①弧长缩短时,焊接电流Ia增大,电弧电压Ua减小,引起焊丝熔化速度Vm加快,使Vm>Vf,弧长增大,自动恢复到原来的长度。②弧长增长时,焊接电流Ia减小,电弧电压Ua增大,引起焊丝熔化速度Vm减慢,使Vm<Vf,弧长缩短,自动恢复到原来的长度。2.电弧自身调节系统的静特性(1)电弧自身调节系统静特性概念在给定焊丝送进速度的条件下,焊接电弧稳定时,焊接电流与电弧电压之间的关系。Vm=k
7、iIa-KuUaVm=VfIa=Vf/ki+KuUa/Ki(4-3)(4-3)即为电弧自身调节系统静特性方程图4-14电弧的自身调节系统静特性曲线(2)电弧自身调节系统静特性曲线的测定图4-15电弧自身调节系统静特性曲线的测定(3)影响因素1)送丝速度Vf2)焊丝伸出长度3)焊丝直径和电阻率4)电弧的长度3.电弧自身调节系统的调节过程图4-16电弧自身调节系统的调节过程Vmo=kiIo-KuVm1=kiI1-KuU1I1>I0,U1<U0Vm1>Vm0=Vf4.电弧自身调节系统的调节精度及影响因素(1)电弧自身调节系统的调节精度也被称作调节系统的“静态误差”1
8、)调节的前后焊丝的伸出长度不变时,系统
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