[00137173]高动态响应送丝与电流波形协同调控伺服焊接系统

1、技术原理和应用领域 短路过渡焊接方法由于诸多优点被广泛应用于低碳钢、低合金钢中薄板的焊接。但是其焊接过程飞溅大,影响工件美观、恶化劳动条件和造成环境污染。国内外诸多专家学者从焊接材料、焊接电源和送丝方式等方面开展了大量研究工作,比如提高焊接电源控制精度和响应速度、采用波形控制法等等,但提升效果并不明显,仍需要在短路期间以较大的电流保证熔滴过渡,无法彻底消除飞溅和短路过渡的随机性。当前工业制造中,产品轻量化已是大势所趋,特别是在汽车、家电、五金等行业,薄板焊接已成为主体,对于薄板焊接工艺的研究也逐渐成为了热点,如何有效降低焊接时热输入并确保热量均匀分布是在薄板高速焊接工艺中亟需解决的问题。 2、主要技术创新点 1)本项目伺服焊接技术结合外在机械回抽力以及表面张力,在两种力量的共同作用下,使熔池与熔滴之间的液桥被拉断,进而使熔滴过渡到熔池的。发明了一种高动态响应送丝与电流波形协同调控的伺服焊接技术,实现了MAG/CO2低飞溅低热输入量高速焊接、PCT焊接熔深稳定控制的创新工艺。 2)本项目发明了一种伺服专用焊枪与力矩反馈同步送丝相结合的前置伺服方式,提出了一种预测控制抵消送丝时延与动态调节焊丝盘阻尼力相结合的后置伺服方式,明显降低系统的复杂程度,提高焊枪的灵活性,实现了碳钢、不锈钢、铝合金等多种材料的高动态响应送丝。 3)本项目发明了一种大电流快速衰减与低纹波小电流维弧输出相结合的弧焊电源输出控制方法,焊接电源的功率回路由主回路和维弧辅助回路两部分组成,主回路实现焊接过程的电流波形较高动态响应能力,辅助回路降低小电流时输出电流的纹波。研制了全数字控制伺服焊接逆变电源,提高了MAG/CO2低飞溅低热输入量高速焊接稳定性。 性能指标及与国内外同类技术比较; 国内企业中除了杭州凯尔达机器人科技股份有限公司以外未见公开展示和销售采用同类技术的产品。 国际上,欧洲和日本企业近年来相继有推出同类产品,普遍使用缓冲器实现前后送丝的同步,本项目发明的前置伺服送丝系统和后置伺服送丝系统,与世界同类产品相比,系统更加简单、维护成本大幅降低、用户使用更加方便。 本项目发明的一种快速变换大电流与低纹波小电流相结合的弧焊电源输出控制方法,实现1.2mm直径焊丝在MAG焊中最小稳定电流可以达到45A,有效解决薄板高速焊接时的烧穿问题,0.5mm碳钢板可实现稳定的高质量对接焊,1.0mm碳钢板搭接焊焊接速度可达到2m/min。与国际先进品牌同类技术产品性能相当。 对促进行业科技进步的作用和意义; 本项目研制了高动态响应送丝与电流波形协同调控技术的伺服焊接产品,极大降低焊接过程的飞溅,提高焊接速度,解决一直困扰许多企业使用熔化极气体保护焊机熔敷效率低、焊缝成形差,需要外加打磨等问题,提高焊丝的利用率,降低焊丝损耗,充分利用资源,节省企业成本。焊接过程中,由于高温使得焊接材料融化蒸发,逸散在空气中氧化冷凝而形成的颗粒极细的焊接烟尘。焊工在高浓度烟尘环境中3～5年即可发病,焊工是尘肺病的高温人群。本项目采用技术相对传统焊机烟尘显著降低,避免焊工接触高浓度烟尘,降低烟尘对焊工身体机能的损坏。