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第九次全国焊接会议论文集 手工电弧焊电弧推力自适应控制 清华大学 朱志明罗小锋吴文楷 囊要，本文采用MC68HCll单片机，通过对引弧瞬间焊机输出短路电压的实时检测，实现了删A手工弧焊 机电孤推力拐点电压随焊接电流及焊接电缆长度、截面积等改变的自动调节：通过对焊接电弧电压的实 时检删与模糊处理控制焊机的输出电流．从而使手工电弧焊的电弧推力控制具有很强的自适应能力． 关t词z手工电弧焊、电弧推力、自适应控制 0前言 弧焊电源智能化是焊接设备的发展方向之一，它不仅可提高弧焊电源的焊接工艺性能 和焊绥质量，而且便于使用，御操作。国外在这一领域的研究工作起步较早，发展很快，已 有成熟产品投放市场，国内对该领域的研究工作虽有涉及，但尚不成熟，更无产品。 基于IGBT弧焊逆变电源控制精度高，响应速度快及焊接工艺性能优异的特点，作者 逆变：式弧焊电源进行了深入而细致的研究[2]。其中手工电弧焊具有根据焊接电缆长度、 截面积及焊接电流大小对电弧推力进行自适应调节的功能。 T问曩的提出 IGBT逆变式弧焊电源易于二实现各种形状的输出特^u 性。具有电弧推力控制的㈣A手工弧焊电源的输出特性 4l 如图l所示，u2为电弧推力拐点电压，Ia为焊接电流，U1 (Ib Ia)为电弧推力电流。1li目前国内外焊机的电弧推 111．，．．一—— 力控制一般是电弧推力电流(_Ib-Ia)可调，而拐点电压uUj}』L～、3} ～1 u2为固定值(约21V)。_亍=起，当焊接电流增大时，由 I 于电弧电压的升高，电弧推；々控制的作用将减弱，而当 焊接l乜缆长度增加时，电缆上的压降增大相当于电弧推 L～一]了一—古一≥ 力拐点电压降低，甚至使电弧推力的控制作用消失。 图1姗A电源的输出外特性 为此．本文提出综合考虑焊接电流大小及焊接电缆 长度，自适应调节电弧推力拐点电压u2，咀保证电弧推力控制持续有效的思想，即使电 弧推力拐点电压u2随焊接电流增大及焊接电缆长度增加而自动升高。 1．1电弧推力拐点电压U2与焊接电流Ia的关系 为使在焊接电流Ia不同的情况下．电弧推力控制均有效，电弧推力拐点电压U2应随 焊接电流Ia的增大相应升高，对于手工电弧焊，电弧正常燃烧时的电弧电压uarc与焊接 电流]a一般满足下述关系： Uarc=20+0．04ia(V) (1) 电弧推力拐点电压u2应比电弧正常燃烧时的电弧电压Uarc低2～3v，从而在保证焊 第九次全国焊接会议论文集 接电流恒定的同时，提高电弧的自调节作用和电弧的挺度，并使焊工操作舒适。即 U2=Uarc一2=18+0 04Ia(V) (2) 1．2考虑焊接电缆电阻时的电弧推力拐点电压u2 由于焊机输出电缆长度及截面积变化日寸．电缆上的压降也相应发生改变。因此，在确 定电弧推力拐点电压u2时应对此加以考虑，以使焊机在采用不吲臣度及截面积的输出电 缆进行焊接时，均能保持电弧推力控制的有效作用。假设焊机输出电缆的等效电阻为R】， 则焊机输出电缆上的压降为Ia·R1，此时电弧推力拐点电压U2可由下式确定： U2=18+O．04Ta+Ia·R1 (v) (3) ， 由上式可知，欲确定电弧推力拐点电压u2，首先必须确定焊接电缆等效电阻R1。实 验中，电弧推力电流(1b—Ia)通过电位器给定， 焊机最火输出电流为400A，因此当Ib400A时，取fb一400A