高效埋弧焊数字化监测与控制的内容及特征

埋弧焊焊接工艺、装备及其数字化在线监测与控制新的内容和特征：

1）采用大功率逆变式弧焊电源技术、数字化动态精密控制技术、协同控制技术，在IGBT不需并联增容的情况下，使用模块式结构的电路拓扑，通过双个630A全桥型逆变器各自限流和并联协调运行，实现功率增大至DC1250A/方波交流1250A输出，用于高效双丝埋弧自动焊装备与新的高速焊工艺。通过对两根粗丝（ϕ3～ϕ5mm）分别供以强电流（目前国内外能达到600A左右，本装备可以达到1000A），大幅度提高厚大构件焊接的熔敷系数，加速熔池的成形，大大提高焊接速度（2～3倍）和生产效率，减少变形、提高质量，同时实现双重节能的效果，即逆变式电源比可控硅整流式节电20%～30%，第一个电弧对第二根焊丝的预热作用又可省电20%～30%。该装备技术工作稳定，参数调整方便，为功能升级二次设计、工艺试验提供足够的灵活性、精确性和可重复性。

2）随着计算机、传感、现代控制技术在焊接工程中的推广和应用，大大提高了焊接过程控制的自动化水平，基于计算机控制的焊接过程自动化控制技术已逐渐成熟，这为双丝埋弧焊过程自动化监控提供了理论基础和方法。针对双丝埋弧焊过程焊接参数监测与控制，设计双电弧埋弧焊过程计算机监控系统硬件平台，开发了面向双丝埋弧焊过程监测与控制的计算机软件系统。可以实现双丝高速埋弧焊焊接参数优化设置、电弧模糊调节、双电弧起弧、收弧时序控制等功能，减少了许多复杂的硬件控制电路，焊接过程具有柔性化控制特点，使焊接设备具有较强的适应性。

3）通过电弧信号分析提取电弧特征信息，实现对焊接过程稳定性、焊接质量的评定，是实现焊接过程电弧稳定性及焊接质量监测的有效途径之一。将先进计算机、传感、信息技术应用到焊接过程电弧信号的监测中，能有效实现焊接过程中电弧的电流、电压信号的高速准确记录与存储。并利用现代信号分析处理技术，对焊接过程中电弧信号进行分析处理，提取反映焊接过程电弧稳定性和焊接质量信息的焊接电弧能量特征，能有效实现对高速焊接过程电弧稳定性、焊接质量的动态监测和焊接参数合理性搭配评估。 (www.xing528.com)

4）双电弧高速埋弧焊电弧的稳定性控制主要表现为高速下粗丝（直径≥3.0mm）在通以数百上千安的电流，电弧自身调节能力比细焊丝差，无法靠自身调节能力来恢复弧长，实际埋弧焊接过程中，由于外界干扰等因素，会造成焊接过程电弧弧长的不稳定，加上两电弧之间电磁干扰影响，焊接电弧更加不稳定，直接影响焊缝成形质量。所以埋弧焊电弧稳定性控制显得更为重要，这就需要通过弧长控制加以解决。借助数字化控制技术，精密控制电弧能量参数实现粗丝焊熔滴大小、过渡的平稳性，多参数优化匹配，增强电弧的挺度，以便进一步提高焊接速度并获得均匀美观的焊缝成形。

5）影响双电弧埋弧焊焊缝成形的焊接工艺因素较多，焊接参数的控制及管理较为复杂，电弧间存在相互预热作用，前后两根焊丝的电流、电压、焊丝间距和焊接速度等参数的合理选择是焊缝成形好坏的关键。建立焊接参数（如焊接电流、电压和焊接速度）与焊接质量或电弧能量特征的关系，如将人工神经网络技术和正交试验设计方法结合用于建立焊接参数和焊缝成形质量指标之间的关系模型，并采用先进优化算法获得优化的焊接参数，是保证高速焊焊缝成形质量与提高焊接效率的重要方法。同时，将数据库技术应用在埋弧焊焊接参数数据库管理系统的建立与管理中，并借助面向对象的软件开发技术，对各种焊接工艺文件提供完备的计算机化管理，从而实现焊接工艺计算机一体化管理。