材料成形工艺与控制 教学课件 ppt 作者 李云涛 王志华 李海鹏 等编第四章.ppt

第四章 焊接过程的自动控制 4.1 焊接过程自动控制概述 4.2 电弧焊自动控制基础 4.3 埋弧焊设备及控制 4.4 钨极氩弧焊（TIG）设备及控制 4.5 熔化极氩弧焊（MIG）的设备及控制 4.6 CO2气体保护电弧焊设备及控制 4.7 真空针焊炉的自动控制 4.8 弧焊机器人 4.9 管道全位置焊接计算机控制系统设计 4.1 焊接过程自动控制概述 焊接生产的自动控制 焊接过程的自动控制通常包括三个环节：自动测量、自动操作和自动调整。 对于完全自动化焊接系统涉及多方面问题，但其自动控制的核心问题是焊接程序的自动控制、焊接参数的自动控制以及焊接方向的自动控制。 4.1 焊接过程自动控制概述 (1) 焊接程序的自动控制 焊接程序的编制主要取决于焊接方法和产品特性。通常根据焊接方法和产品所需的工艺步骤设计具体控制系统。 4.1 焊接过程自动控制概述 (2) 焊接参数的自动控制 为了获得优质焊缝，必须控制焊接工艺参数值。不同的焊接方法受控的参数不同，因而其控制系统也各有差异。 对电弧焊而言，焊接参数主要是焊接电流、送丝速度、电弧长度、焊接速度。 4.1 焊接过程自动控制概述 (3) 焊接方向的自动控制 焊炬相对焊缝都具有三种基本运动：沿焊缝的纵向运动、垂直焊缝的横向运动和垂直板面的上下运动。 4.2 电弧焊自动控制基础 1. 电弧焊的程序自动控制 电弧焊程序自动控制，就是以合理的次序使自动电弧焊设备的各个部件进入特定的工作状态，从而使电弧焊设备的各环节能够协调的工作。 (1) 电弧焊程序自动控制的对象 电弧焊程序自动控制的对象主要有：焊接电源、引弧用的高频发生器或高压脉冲发生器、送丝电动机、焊车行走或焊件移动的拖动电动机、控制保护气或离子气的电磁气阀、焊件定位或夹紧用的控制阀等。 4.2 电弧焊自动控制基础 电弧焊对程序自动控制有以下几点基本要求： 可靠地一次引燃电弧 按照要求提前送气或滞后停气 顺利地熄弧 对受控对象的特征参数进行程序自动控制 程序自动控制中还应包括必要的指示环节。 4.2 电弧焊自动控制基础 (2 )电弧焊程序自动控制的转换方式 电弧焊程序自动控制的转换方式有以下三种：行程转换、时间转换、条件转换。 程序自动控制的转换方法有继电器程序控制、无触点程序控制、数字程序控制。 其中继电器程序控制由按钮、开关、继电器、接触器和电磁气阀等器件按一定逻辑组合而成，是电弧焊设备常用的方法；无触点程序控制是利用晶体管电路和晶闸管等构成的程序控制系统；数字程序控制是应用单片微型计算机制成的程序控制系统，已经成为弧焊机器人主要的程序控制方式。 4.2 电弧焊自动控制基础 (3 )电弧焊程序自动控制的基本环节 电弧焊程序控制包括延时控制环节、引弧控制环节和熄弧控制环节等。 对于延时控制环节常见的电路结构有：并联电容式、晶体管式；引弧控制环节可以采用下述引弧方法：爆裂引弧法、回抽引弧法、高频（或高压脉冲）引弧；熄弧控制环节可以采用以下方法：按钮控制法、时间继电器控制法、电压继电器控制法、无级衰减法、分级衰减法。 4.2 电弧焊自动控制基础 2.电弧焊的自动调节系统 (1) 弧焊电源 弧焊电源主要包括：弧焊变压器，一般应用于手弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊等方法中；矩形波交流弧焊电源，用于交流钨极氩弧焊（TIG）、埋弧焊；直流弧焊发电机，可用于各种弧焊方法的电源；弧焊逆变器，可应用于各种弧焊方法；脉冲弧焊电源，用于对热输入量比较敏感的高合金材料、薄板和全位置焊接；弧焊整流器，可用于各种弧焊方法的电源。 4.2 电弧焊自动控制基础 (2) 弧焊电源调节特性与动特性 电弧电压和电流是由电弧静特性和弧焊电源外特性曲线相交的稳定工作点决定的。为了获得一定的焊接电流和电压，弧焊电源的外特性必须可以调节。 弧焊电源的动特性是指电弧负载状态发生变化时，弧焊电源输出电压与电流的的关系，它表征弧焊电源对负载瞬态变化的适应能力。 动特性是弧焊电源的重要性能，它影响焊接过程的稳定性及焊接过程控制系统的动态品质。动特性指标包括空载到短路的瞬时短路电流峰值、负载到短路的瞬时电流上升率和短路峰值等。 4.2 电弧焊自动控制基础 (3)电弧自身调节系统 焊接参数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不仅影响焊丝熔化和溶滴过渡、焊缝形成、母材熔化等，而且影响到焊缝的最终质量。 电弧焊自动调节系统，如电弧自身调节系统、电弧电压反馈调节系统等。 4.3 埋弧焊设备及控制 埋弧焊设备包括埋弧焊机和各种辅助设备。其中，埋弧焊机是核心部分，由机械系统、焊接电源