專利名稱：一種基于數(shù)學(xué)模型設(shè)定雙脈沖焊接參數(shù)的焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁鎂合金數(shù)字化焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種基于數(shù)學(xué)模型設(shè)定雙脈 沖焊接參數(shù)的焊接方法。
背景技術(shù)：
國外在鋁合金焊接專家數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域做得最出色的當(dāng)屬奧地利的FR0NIUS公司，該 公司已經(jīng)開發(fā)出了一系列帶有專家數(shù)據(jù)庫的數(shù)字化逆變式脈沖MIG/MAG焊機(jī)。FR0NIUS這 類高端機(jī)銷售價(jià)格動(dòng)輒十幾萬甚至數(shù)十萬人民幣以上，其核心就是不斷升級(jí)、適用于各種 焊材的專家數(shù)據(jù)庫。國內(nèi)關(guān)于鋁合金雙脈沖數(shù)據(jù)庫的研發(fā)尚處于試驗(yàn)研究階段，在2010年 的北京。埃森展上尚未發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)的可連續(xù)性調(diào)節(jié)專家數(shù)據(jù)庫的雙脈沖MIG焊機(jī)。我國在雙 脈沖MIG焊高端機(jī)上的制造和科研水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界發(fā)達(dá)國家，大部分企業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新 能力薄弱，還沒有掌握高端機(jī)的核心技術(shù)，重要工程中仍然大量進(jìn)口 FR0NIUS、CL00S和OTC 等國外著名產(chǎn)商的高端焊接設(shè)備。通過數(shù)學(xué)建模和工藝試驗(yàn)，優(yōu)化出雙脈沖各個(gè)參數(shù)的最 佳匹配關(guān)系，形成可連續(xù)性調(diào)節(jié)的一元化專家數(shù)據(jù)庫，對于完善雙脈沖MIG焊的理論、提高 國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)鋁合金雙脈沖MIG高端焊機(jī)具有重要意義。國內(nèi)外焊接電源的雙脈沖MIG焊這種方法，焊接規(guī)范比較復(fù)雜，重要參數(shù)比較繁 多，如強(qiáng)弱脈沖群的基值、峰值電流的大小和時(shí)間，強(qiáng)弱脈沖群的頻率和占空比，以及送絲 速度和焊接速度等，均直接影響著焊接過程的穩(wěn)定性和焊縫成形。由于鋁對焊接參數(shù)的匹 配要求比較高，任何一個(gè)參數(shù)選擇不合理都可能導(dǎo)致焊接效果急劇惡化。如何進(jìn)行各項(xiàng)參 數(shù)的合理匹配，并形成一元化調(diào)節(jié)的專家數(shù)據(jù)庫，無疑給焊接開發(fā)人員帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種基于數(shù)學(xué)模型設(shè)定雙脈沖焊 接參數(shù)的焊接方法的電路，其實(shí)現(xiàn)了可連續(xù)性調(diào)節(jié)較寬范圍焊接電流。同時(shí)在強(qiáng)弱脈沖 過渡階段，脈沖基值采取漸變的方式，使得強(qiáng)弱脈沖的過渡更加平滑順暢，焊接過程更加穩(wěn)定。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)
一種基于數(shù)學(xué)模型設(shè)定雙脈沖焊接參數(shù)的焊接方法，包括下列步驟 A 開始，參數(shù)初始化，選擇焊接方法確定焊接參數(shù)；
B 用戶選擇控制方式；如果是遠(yuǎn)控方式，則進(jìn)入C步驟，如果是近控方式，則進(jìn)入D步
驟；
C 由數(shù)字化面板給定電流初始值，繼續(xù)步驟E ； D 由送絲機(jī)給定電流初始值，繼續(xù)步驟E ； E 將電流初始值通過AD轉(zhuǎn)換后，傳輸?shù)紻SP控制器；
F =DSP控制器根據(jù)經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后的電流初始值信號(hào)，激活數(shù)學(xué)模型中對應(yīng)目標(biāo)電流大 小的強(qiáng)弱脈沖個(gè)數(shù)，根據(jù)數(shù)學(xué)模型的公式自動(dòng)匹配強(qiáng)弱脈沖群的峰值時(shí)間和基值時(shí)間，并根據(jù)AD轉(zhuǎn)換后的電流初始值信號(hào)匹配數(shù)學(xué)模型中相應(yīng)強(qiáng)弱脈沖的峰值電流和基值電流大 小；DSP控制器調(diào)用一元化調(diào)節(jié)專家數(shù)據(jù)庫，將對應(yīng)的送絲信號(hào)傳送給送絲機(jī)，調(diào)節(jié)送絲機(jī) 的送絲速度，當(dāng)送絲速度與專家數(shù)據(jù)庫的送絲速度不匹配的時(shí)候，進(jìn)一步微調(diào)送絲速度，然 后返回到一元化調(diào)節(jié)送絲速度；當(dāng)送絲速度與專家數(shù)據(jù)庫的送絲速度匹配的時(shí)候，執(zhí)行步 驟G;
G 根據(jù)DSP控制器運(yùn)算后得出的強(qiáng)弱脈沖群的峰值時(shí)間和基值時(shí)間，以及強(qiáng)弱脈沖群 的峰值電流和基值電流大小，起??；
H:開始焊接；
I 當(dāng)焊接時(shí)弧壓異常時(shí)，將異常信息返回到DSP控制器，DSP控制器調(diào)整數(shù)學(xué)模型中 的基值電流大小和基值電流時(shí)間控制能量輸出，同時(shí)修正送絲速度以匹配雙脈沖一元化焊 接，從而實(shí)現(xiàn)雙脈沖焊接過程中的弧壓控制；
J 收弧填坑削??；
K:發(fā)出結(jié)束焊接信號(hào)，結(jié)束焊機(jī)。
其中，步驟F中數(shù)學(xué)模型具體為設(shè)T為一個(gè)脈沖群的周期，T強(qiáng)為一個(gè)脈沖周期 內(nèi)強(qiáng)脈沖時(shí)間，T弱為一個(gè)脈沖周期內(nèi)的弱脈沖時(shí)間，tl為強(qiáng)脈沖群的基值時(shí)間，t2為弱脈 沖群的基值時(shí)間，a為強(qiáng)脈沖群基值電流，b為弱脈沖群基值電流，c為峰值電流大小，nl為 強(qiáng)脈沖群中脈沖個(gè)數(shù)，n2為弱脈群中脈沖個(gè)數(shù)，f表示雙脈沖調(diào)制頻率，I為平均電流；
一個(gè)脈沖周期內(nèi)T弱=T強(qiáng)=T/2=500/f ；
單位脈沖時(shí)間為t ms，則有
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)學(xué)模型設(shè)定雙脈沖焊接參數(shù)的焊接方法，其特征在于包括下列步驟 A 開始，參數(shù)初始化，選擇焊接方法確定焊接參數(shù)；B 用戶選擇控制方式；如果是遠(yuǎn)控方式，則進(jìn)入C步驟，如果是近控方式，則進(jìn)入D步驟·’C 由數(shù)字化面板給定電流初始值，繼續(xù)步驟E ； D 由送絲機(jī)給定電流初始值，繼續(xù)步驟E ； E 將電流初始值通過AD轉(zhuǎn)換后，傳輸?shù)紻SP控制器；F =DSP控制器根據(jù)經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后的電流初始值信號(hào)，激活數(shù)學(xué)模型中對應(yīng)目標(biāo)電流大 小的強(qiáng)弱脈沖個(gè)數(shù)，根據(jù)數(shù)學(xué)模型的公式自動(dòng)匹配強(qiáng)弱脈沖群的峰值時(shí)間和基值時(shí)間，并 根據(jù)AD轉(zhuǎn)換后的電流初始值信號(hào)匹配數(shù)學(xué)模型中相應(yīng)強(qiáng)弱脈沖的峰值電流和基值電流大 ?。籇SP控制器調(diào)用一元化調(diào)節(jié)專家數(shù)據(jù)庫，將對應(yīng)的送絲信號(hào)傳送給送絲機(jī)，調(diào)節(jié)送絲機(jī) 的送絲速度，當(dāng)送絲速度與專家數(shù)據(jù)庫的送絲速度不匹配的時(shí)候，進(jìn)一步微調(diào)送絲速度，然 后返回到一元化調(diào)節(jié)送絲速度；當(dāng)送絲速度與專家數(shù)據(jù)庫的送絲速度匹配的時(shí)候，執(zhí)行步 驟G;G 根據(jù)DSP控制器運(yùn)算后得出的強(qiáng)弱脈沖群的峰值時(shí)間和基值時(shí)間，以及強(qiáng)弱脈沖群 的峰值電流和基值電流大小，起弧； H:開始焊接；I 當(dāng)焊接時(shí)弧壓異常時(shí)，將異常信息返回到DSP控制器，DSP控制器調(diào)整數(shù)學(xué)模型中 的基值電流大小和基值電流時(shí)間控制能量輸出，同時(shí)修正送絲速度以匹配雙脈沖一元化焊 接，從而實(shí)現(xiàn)雙脈沖焊接過程中的弧壓控制； J 收弧填坑削弧； K:發(fā)出結(jié)束焊接信號(hào)，結(jié)束焊機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)學(xué)模型設(shè)定雙脈沖焊接參數(shù)的焊接方法，其特征 在于步驟F中數(shù)學(xué)模型具體為設(shè)T為一個(gè)脈沖群的周期，T強(qiáng)為一個(gè)脈沖周期內(nèi)強(qiáng)脈沖 時(shí)間，T弱為一個(gè)脈沖周期內(nèi)的弱脈沖時(shí)間，tl為強(qiáng)脈沖群的基值時(shí)間，t2為弱脈沖群的基 值時(shí)間，a為強(qiáng)脈沖群基值電流，b為弱脈沖群基值電流，c為峰值電流大小，nl為強(qiáng)脈沖群 中脈沖個(gè)數(shù)，n2為弱脈群中脈沖個(gè)數(shù)，f表示雙脈沖調(diào)制頻率，I為平均電流；一個(gè)脈沖周期內(nèi)T弱=T強(qiáng)=T/2=500/f ； 單位脈沖時(shí)間為t ms，則有 I二"[(C^aM1)tU1 +(c*t + b*得到平均電流I=500*[ (tc + at,)/ (t + I1) 4- (tc + bt2) /(t + t2)]。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)學(xué)模型設(shè)定雙脈沖焊接參數(shù)的焊接方法，其特征 在于所述的數(shù)學(xué)模型中，當(dāng)強(qiáng)脈沖群峰值電流、弱脈沖群峰值電流、強(qiáng)脈沖群基值電流、弱脈沖群基值電流固定時(shí)，nl、n2與tl、t2存在一一對應(yīng)的關(guān)系，取電流的子函數(shù)f 如下 … 2c + HIT+ JCm為大于0的常數(shù)，m為a或b，均小于c ；則Γ(χ)= f ^0 ；(2 + x)4即隨著χ逐漸減小，f(x)斜率變陡至某一位置時(shí)趨于穩(wěn)定，首先設(shè)定nl、n2初始值，η , π2逐漸加大，則tl、t2逐漸減小，從而導(dǎo)致電流逐步增大，并且電流增大速度逐漸加 快，實(shí)現(xiàn)了焊接電流可連續(xù)調(diào)節(jié)，且隨著電流的逐步加大，電路增加更快。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于數(shù)學(xué)模型設(shè)定雙脈沖焊接參數(shù)的焊接方法，其特征 在于以nl，n2為主要的自變量，tl、t2由頻率和初始設(shè)定的nl，n2確定，實(shí)現(xiàn)不同平均脈 沖電流下低頻頻率的連續(xù)性調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于數(shù)學(xué)模型設(shè)定雙脈沖焊接參數(shù)的焊接方法，其特征 在于基于脈沖群的基值a和b，按照一定規(guī)律進(jìn)行連續(xù)性可調(diào)節(jié)變化，輔助調(diào)節(jié)脈沖個(gè)數(shù) nl，和n2變化，實(shí)現(xiàn)有效地?cái)U(kuò)展焊接電流范圍，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電流寬范圍連續(xù)性調(diào)節(jié)焊接電 流。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋁鎂合金數(shù)字化焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種基于數(shù)學(xué)模型設(shè)定雙脈沖焊接參數(shù)的焊接方法，基于數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)的雙脈沖MIG焊波形的定頻和變頻計(jì)算方法來實(shí)現(xiàn)焊接的方法，該方法基于強(qiáng)弱脈沖群的基值a和b的按照一定規(guī)律進(jìn)行連續(xù)性可調(diào)節(jié)變化，輔助調(diào)節(jié)強(qiáng)弱脈沖個(gè)數(shù)n1和n2，可以有效地?cái)U(kuò)展焊接電流范圍，從而實(shí)現(xiàn)了可連續(xù)性調(diào)節(jié)較寬范圍焊接電流。同時(shí)在強(qiáng)弱脈沖過渡階段，脈沖基值采取漸變的方式，使得強(qiáng)弱脈沖的過渡更加平滑順暢，焊接過程更加穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B23K9/095GK102091849SQ20101061874
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者崔龍彬, 徐海波, 林放, 薛家祥, 陳小峰 申請人:廣東易事特電源股份有限公司