Z4-2第四节 电弧焊自动控制基础.pdfVIP

4.2电弧焊的自动调节系统 焊接参数是焊接时为保证焊接质量而选定的各项参数 的总称。其中最重要的参数是焊接电流、电弧电压和焊接 速度。这些参数在焊接过程中能否始终保持恒定，不仅影 响到焊丝熔化和熔滴过渡、母材熔化和焊缝形成等过程， 而且影响到焊缝的最终质量，包括焊缝成形、焊缝的组织 和性能，以及有无缺陷等。因此，保持电弧焊参数恒定也 是电弧焊自动控制的重要内容。 4.2.1自动调节的必要性及原理 1.自动调节的必要性 在焊接过程中保持焊接速度不变相对比较容易，可以通 过在直流电动机驱动电路中加入电枢电压负反馈、电枢电流 正反馈等反馈环节来校正由于网路电压和驱动负载阻力矩 波动而造成的转速变动。而保持焊接电流和电弧电压始终不 变则比较困难，这是因为在焊接过程中经常要受到外界各种 因素的干扰而导致焊接电流和电弧电压偏离预定值。因此， 在这里主要讨论关于焊接电流和电弧电压的自动调节问题。 关于焊接速度自动调节问题，读者可参考有关电力拖动自动 控制方面的书籍。 电弧稳定燃烧时的焊接电流和电弧电压是由焊接电源 的外特性曲线和电弧静特性曲线的交点决定的。如图4— 11 所示的0点所对应的电流和电压值即是稳定燃烧时的焊接电 流和电弧电压，0点称为电弧稳定工作点。但是在焊接过程 中，一些外界干扰或者使电弧静特性曲线变化，或者使电源 外特性曲线变化，这些都使电弧稳定工作点发生变化。干扰 因素可以分为两类： (1)使电弧静特性发生变化的外界干扰 主要有：由于焊件表面起伏不平、坡口加工或装配不 均匀、焊道上有定位焊缝、焊丝打滑等引起的电弧长度的 变化；由于焊剂、保护气体、母材和电极材料成分不均匀， 或有污染物等引起弧柱电场强度变化而使电弧静特性发生 变化等。电弧静特性变化必然使焊接电流和电弧电压发生 变化，例如当电弧缩短时，电弧稳定工作点从0点移到01点， 如图4-11所示。 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 主要有：大容量电气设备(如电阻焊机，大功率电动机 等)突然起动或切断造成的电网电压波动；弧焊电源内部的 电阻器件和电子元件受热后使其输出发生波动等。电源外 特发生变化也引起电弧工作点变化，如图4-12中的01点所 示。 实际焊接中，上述干扰是不能避免的。自动弧焊机只 有具有自动调节系统，才能消除或减弱干扰所带来的不利 影响。 图4-12 电源外特性变化引起的焊接参数变化 2.自动调节的基本原理 在上述各种干扰中，使弧长发生变化的干扰影响最为突出，发 生也最为频繁，因此，电弧焊自动调节的主要目标是克服因电弧长 度变化引起的焊接参数的波动。 在人工操作的焊条电弧焊时，焊工是利用自己的眼睛观测电弧 长度的变化，通过大脑分析比较，然后指挥手臂来克服弧长的波动 的，如图4— 13所示。 图4-13焊条电弧焊的人工调节系统 那么自动电弧焊时如何克服弧长的波动呢？还