一种电弧焊接控制方法及系统

1.本发明涉及电弧焊接技术领域，更具体地说，它涉及一种电弧焊接控制方法及系统。

背景技术：

2.电弧焊接是将要焊接的金属作为一极，焊条作为另一极，两极接近时产生电弧，使金属和焊条熔化的焊接方法。而随着自动化和智能技术的不断发展，以及对焊接质量的高度重视，自动焊接已发展成为一种先进的制造技术，自动焊接在各工业的应用中所发挥的作用越来越大，应用范围正在迅速扩大。
3.现有的电弧焊接技术主要是通过电弧焊接设备控制焊丝以一定给进速度向金属物移动，以使得金属物实现稳态焊接，但是在此过程中极易存在溅射，导致焊接表面高低不平。为此，现有技术中公开有控制焊丝以减速状态或往返动作向金属物移动的电弧焊接控制方法，以此来降低对焊接部位的冲击，从而实现低溅射。然而，由于移动速度大小和移动方向的改变，焊接部位的金属原子在不同冲击作用下极易形成不同应力截面，从而使得焊锡在外力作用下容易产生裂纹；此外，复杂多变的金属原子运动也容易形成多变的溅射涌浪，从而导致焊锡内部形成细小气孔；另外，受单一方向的冲击作用，焊接部是呈现锥形或沉孔型的溅射，也是导致焊接部位呈现凹陷的主要原因，即使降低了给进速度也会存在一定的凹陷。
4.因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的电弧焊接控制方法及系统是我们目前急需解决的问题。

技术实现要素：

5.为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种电弧焊接控制方法及系统，在依据给进速度控制焊丝向焊接物单向正送时，还依据旋转角速度控制焊丝单向自转，使得金属原子在旋转平面向四周的推力作用下减少新的应力界面形成；也加强焊接部位空气的排出，减少焊接气孔的产生；同时在满足一定焊接厚度需求的情况下，缩小溅射范围。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.第一方面，提供了一种电弧焊接控制方法，包括以下步骤：
8.依据给进速度控制焊丝向焊接物单向正送；
9.以及在焊丝向焊接物单向正送时，依据旋转角速度控制焊丝单向自转；
10.其中，焊丝与焊接物之间产生电弧实现焊接。
11.进一步的，所述给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中保持不变；
12.或，所述给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中呈递减变化。
13.进一步的，所述旋转角速度在焊丝单向自转过程中保持不变；
14.所述旋转角速度在焊丝单向自转过程中呈递减变化；
15.或，所述旋转角速度在焊丝单向自转过程中呈递增变化。
16.进一步的，所述给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中保持不变，以及所述旋转角速度在焊丝单向自转过程中呈递增变化。
17.进一步的，所述给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中保持不变，以及所述旋转角速度在焊丝单向自转过程中保持不变。
18.进一步的，所述给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中呈递减变化，以及所述旋转角速度在焊丝单向自转过程中呈递减变化。
19.进一步的，所述给进速度与旋转角速度依据预构建的平衡关联函数进行同步调控。
20.进一步的，所述平衡关联函数的表达式具体为：
[0021][0022]
其中，w
t
表示焊丝在t时刻单向自转的旋转角速度；v
t
表示焊丝在t时刻单向正送的给进速度；h表示焊锡厚度；表示电弧焊接过程中焊锡在给进速度v
t
下的流动距离；r表示焊丝半径；r表示焊锡溅射的半径上限值。
[0023]
进一步的，所述流动距离的获得过程具体为：
[0024]
依据焊丝材料参数、焊接物材料参数和焊接范围建立流体场；
[0025]
以及，在流体场中加入给进速度后通过流体力学分析方法确定流动距离。
[0026]
第二方面，提供了一种电弧焊接控制系统，包括电弧焊接机器人和供电电源，所述电弧焊接机器人配置有：
[0027]
给进控制部，用于依据给进速度控制焊丝向焊接物单向正送；
[0028]
旋转控制部，用于在焊丝向焊接物单向正送时，依据旋转角速度控制焊丝单向自转；
[0029]
其中，焊丝与焊接物之间产生电弧实现焊接。
[0030]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0031]
1、本发明提供的一种电弧焊接控制方法，在依据给进速度控制焊丝向焊接物单向正送时，还依据旋转角速度控制焊丝单向自转，使得金属原子在旋转平面向四周的推力作用下减少新的应力界面形成；也加强焊接部位空气的排出，减少焊接气孔的产生；同时在满足一定焊接厚度需求的情况下，缩小溅射范围；
[0032]
2、本发明依据平衡关联函数控制焊丝单向给进和单向自转，使得单向给进产生的冲击力与单向自转产生的推力的合力与溅射临界面相互垂直，可以在为满足较大焊接厚度下而给出的较大给进速度时，实现溅射范围最小化。
附图说明
[0033]
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0034]
图1是本发明实施例中的流程图；
[0035]
图2是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
[0036]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0037]
实施例1：一种电弧焊接控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0038]
步骤s1：依据给进速度控制焊丝向焊接物单向正送；
[0039]
步骤s2：以及在焊丝向焊接物单向正送时，依据旋转角速度控制焊丝单向自转；其中，焊丝与焊接物之间产生电弧实现焊接。
[0040]
给进速度可以在焊丝向焊接物单向正送过程中保持不变，给进速度也可以在焊丝向焊接物单向正送过程中呈递减变化。
[0041]
旋转角速度可以在焊丝单向自转过程中保持不变，旋转角速度也可以在焊丝单向自转过程中呈递减变化，旋转角速度还可以在焊丝单向自转过程中呈递增变化。
[0042]
需要说明的是，单向正送与单向自转既可以独立控制，也可以同时控制。
[0043]
例如，作为一种可选的实施方式，给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中保持不变，以及旋转角速度在焊丝单向自转过程中呈递增变化，可以在不扩大溅射范围的情况下，可以满足较大厚度的焊接需求。其中，在给进终端位置产生的较大周向推力可以扩大溅射形态底部的空间，从而阻碍了焊锡物沿溅射临界面的移动，以此可以抵消在给进初始位对溅射范围的扩大作用。
[0044]
作为另一种可选的实施方式，给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中保持不变，以及旋转角速度在焊丝单向自转过程中保持不变。
[0045]
作为其他可选的实施方式，给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中呈递减变化，以及旋转角速度在焊丝单向自转过程中呈递减变化。
[0046]
若给进速度与旋转角速度是呈同一变化趋势，则给进速度与旋转角速度可以依据预构建的平衡关联函数进行同步调控。
[0047]
在本实施例中，平衡关联函数的表达式具体为：
[0048][0049]
其中，w
t
表示焊丝在t时刻单向自转的旋转角速度；v
t
表示焊丝在t时刻单向正送的给进速度；h表示焊锡厚度；表示电弧焊接过程中焊锡在给进速度v
t
下的流动距离；r表示焊丝半径；r表示焊锡溅射的半径上限值。
[0050]
本发明依据平衡关联函数控制焊丝单向给进和单向自转，在考虑了焊锡厚度、焊丝半径以及焊丝与焊接物材料特征的情况下，使得单向给进产生的冲击力与单向自转产生的推力的合力与溅射临界面相互垂直，可以在为满足较大焊接厚度下而给出的较大给进速度时，实现溅射范围最小化。
[0051]
需要说明的是，平衡关联函数也可以通过调整合力方向进行构建得到，在本实施例中不限于垂直。
[0052]
流动距离的获得过程具体为：依据焊丝材料参数、焊接物材料参数和焊接范围建
立流体场；以及，在流体场中加入给进速度后通过流体力学分析方法确定流动距离。
[0053]
实施例2：一种电弧焊接控制系统，如图2所示，包括电弧焊接机器人和供电电源，电弧焊接机器人配置有给进控制部和旋转控制部，还可以配置焊接设备必须的其他部件，例如实现电流、电压控制、分析和/或处理的部件，在此不受限制。
[0054]
其中，给进控制部，用于依据给进速度控制焊丝向焊接物单向正送；旋转控制部，用于在焊丝向焊接物单向正送时，依据旋转角速度控制焊丝单向自转；焊丝与焊接物之间产生电弧实现焊接。
[0055]
而给进控制部与旋转控制部之间的安装位置不受限制，既可以是给进控制部安装在旋转控制部上，也可以是旋转控制部安装在给进控制部上。
[0056]
工作原理：本发明在依据给进速度控制焊丝向焊接物单向正送时，还依据旋转角速度控制焊丝单向自转，使得金属原子在旋转平面向四周的推力作用下减少新的应力界面形成；也加强焊接部位空气的排出，减少焊接气孔的产生；同时在满足一定焊接厚度需求的情况下，缩小溅射范围。
[0057]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种电弧焊接控制方法，其特征是，包括以下步骤：依据给进速度控制焊丝向焊接物单向正送；以及在焊丝向焊接物单向正送时，依据旋转角速度控制焊丝单向自转；其中，焊丝与焊接物之间产生电弧实现焊接。2.根据权利要求1所述的一种电弧焊接控制方法，其特征是，所述给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中保持不变；或，所述给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中呈递减变化。3.根据权利要求1所述的一种电弧焊接控制方法，其特征是，所述旋转角速度在焊丝单向自转过程中保持不变；所述旋转角速度在焊丝单向自转过程中呈递减变化；或，所述旋转角速度在焊丝单向自转过程中呈递增变化。4.根据权利要求1所述的一种电弧焊接控制方法，其特征是，所述给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中保持不变，以及所述旋转角速度在焊丝单向自转过程中呈递增变化。5.根据权利要求1所述的一种电弧焊接控制方法，其特征是，所述给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中保持不变，以及所述旋转角速度在焊丝单向自转过程中保持不变。6.根据权利要求1所述的一种电弧焊接控制方法，其特征是，所述给进速度在焊丝向焊接物单向正送过程中呈递减变化，以及所述旋转角速度在焊丝单向自转过程中呈递减变化。7.根据权利要求5或6所述的一种电弧焊接控制方法，其特征是，所述给进速度与旋转角速度依据预构建的平衡关联函数进行同步调控。8.根据权利要求7所述的一种电弧焊接控制方法，其特征是，所述平衡关联函数的表达式具体为：其中，w
t
表示焊丝在t时刻单向自转的旋转角速度；v
t
表示焊丝在t时刻单向正送的给进速度；h表示焊锡厚度；表示电弧焊接过程中焊锡在给进速度v
t
下的流动距离；r表示焊丝半径；r表示焊锡溅射的半径上限值。9.根据权利要求8所述的一种电弧焊接控制方法，其特征是，所述流动距离的获得过程具体为：依据焊丝材料参数、焊接物材料参数和焊接范围建立流体场；以及，在流体场中加入给进速度后通过流体力学分析方法确定流动距离。10.一种电弧焊接控制系统，包括电弧焊接机器人和供电电源，其特征是，所述电弧焊接机器人配置有：给进控制部，用于依据给进速度控制焊丝向焊接物单向正送；旋转控制部，用于在焊丝向焊接物单向正送时，依据旋转角速度控制焊丝单向自转；其中，焊丝与焊接物之间产生电弧实现焊接。

技术总结

本发明公开了一种电弧焊接控制方法及系统，涉及电弧焊接技术领域，其技术方案要点是：依据给进速度控制焊丝向焊接物单向正送；以及在焊丝向焊接物单向正送时，依据旋转角速度控制焊丝单向自转；其中，焊丝与焊接物之间产生电弧实现焊接。本发明在依据给进速度控制焊丝向焊接物单向正送时，还依据旋转角速度控制焊丝单向自转，使得金属原子在旋转平面向四周的推力作用下减少新的应力界面形成；也加强焊接部位空气的排出，减少焊接气孔的产生；同时在满足一定焊接厚度需求的情况下，缩小溅射范围。围。围。