双丝起弧收弧时序控制策略优化

图8-3所示为双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法所采用的焊接系统。焊接系统S具有主、从焊接电源P_A、P_B，主、从送丝机F_A、F_B（也可称为前丝送丝机和后丝送丝机），焊炬T，行走机构T_R，计算机装置C_O，接口电路C_J和焊接控制装置C_W。该焊接系统用于双丝串列埋弧焊工艺。

主、从焊接电源P_A、P_B分别给前、后焊丝W_f、W_b供电（注：下标f表示“前”，下标b表示“后”，分别对应于前焊丝和后焊丝，下同），使它们各自产生电弧。主、从焊接电源P_A、P_B分别通过接口电路C_J与焊接控制装置C_W进行信号传输。由焊接控制装置C_W的电流、电压给定电路给出的焊接电流给定信号I_fg、I_bg和焊接电压给定信号V_fg、V_bg实现主、从焊接电源P_A、P_B的电流I_f、I_b和电压V_f、V_b的设定值，并由焊接控制装置C_W给出启动、停止信号P_qtf、P_qtb以控制主、从焊接电源P_A、P_B的启停。主、从送丝机F_A、F_B分别用于前、后焊丝W_f、W_b的进给，主、从送丝机F_A、F_B均有直流电动机、送丝轮等部件（图中未示出）以实现前、后焊丝W_f、W_b的进给，主、从送丝机F_A、F_B分别有接口与焊接控制装置C_W进行信号传输，由焊接控制装置C_W的送丝速度设定电路给出送丝速度给定信号W_fg、W_bg以实现主、从送丝机F_A、F_B送丝速度的设定值v_fw、v_bw，并由焊接控制装置C_W给出启动、停止信号W_qtf、W_qtb以控制主、从送丝机F_A、F_B的启停。

图8-3 双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法所采用的焊接系统

行走机构T_R用于前焊丝W_f和后焊丝W_b沿一定方向的行走，行走机构T_R有接口与焊接控制装置C_W进行信号传输。行走机构T_R由焊接控制装置C_W的行走速度设定电路给出行走速度给定信号T_rg以实现行走机构T_R速度的设定值（对应于焊接速度v_W），并由焊接控制装置C_W给出启动、停止信号T_rqt以控制行走机构T_R的启停。

焊接控制装置C_W与计算机装置C_O通过接口电路C_J连接，可通过计算机装置C_O给出的信号间接实现主、从焊接电源P_A、P_B的电流、电压设定值及启停，主、从送丝机F_A、F_B的送丝速度的设定值及启停和行走机构T_R速度的设定值及启停。

焊炬T具有两个导电嘴1N、2N，每个导电嘴中空通孔，通孔直径有3mm、4mm、5mm等规格，两个导电嘴1N、2N的中心距离对应于焊丝间距l。双丝串列埋弧焊过程中，前、后焊丝W_f、W_b分别从导电嘴1N、2N的通孔中穿过，焊炬T安装在行走机构T_R上，由行走机构T_R带着焊炬T沿焊接方向移动。

接下来，参照图8-4，对焊接系统S的双电弧串列埋弧焊起弧与收弧控制方法的时序进行说明。

在t₀时刻，B点位置，开始启动主焊接电源P_A，使得前焊丝W_f与母材B_m之间形成空载电压V_k，并由焊接控制装置C_W的电流给定电路给出起弧电流的给定信号，设定起弧电流I_q，同时由焊接控制装置C_W给出启停信号T_rqt、W_qtf启动行走机构T_R和主送丝机F_A（前丝送丝机），此时前焊丝W_f进给速度比稳定焊接时的速度慢。此时，从焊接电源P_B和从送丝机F_B（后丝送丝机）不工作，后焊丝W_b的端部距离母材B_m的表面有一定的高度。

在t₁时刻，前焊丝W_f产生电弧a_f后，主焊接电源P_A按设定焊接电流I_f供电，主送丝机F_A按设定送丝速度送丝，此时从焊接电源P_B和从送丝机F_B不工作。

在t₂时刻，B点位置，开始启动从焊接电源P_B，使得后焊丝W_b与母材B_m之间形成空载电压V_k，并由焊接控制装置C_W的电流给定电路给出起弧电流的给定信号，设定起弧电流I_q（电源向焊丝提供的起弧电流大小由焊丝直径粗细决定），同时由焊接控制装置C_W给出启停信号启动从送丝机F_B，此时后焊丝W_b进给速度比稳定焊接时的速度慢。

图8-4 双电弧串列埋弧焊起弧与收弧控制方法的时序

其中，t₀到t₂这段时间（起弧时从焊接电源和从送丝机的启动滞后于主焊接电源和主送丝机的启动一定时间）T₁由焊丝间距l及焊接速度v_R决定，即T₁=l/v_R。(www.xing528.com)

在t₃时刻，后焊丝W_b产生电弧后，从焊接电源P_B按设定焊接电流供电，从送丝机F_B慢送丝变为正常送丝。

在t₃～t₄时刻之间，前后焊丝W_f、W_b都按给定电流、给定电压进行焊接。此时，主焊接电源P_A供给前焊丝W_f的焊接电流大于从焊接电源P_B供给后焊丝W_b的焊接电流。

在t₄时刻，C点位置，停止主送丝机F_A即停止前焊丝W_f的送丝，同时延时到t₅时刻停止主焊接电源P_A的供电，行走机构T_R继续行走，从送丝机F_B和从焊接电源P_B继续工作。

在t₆时刻，C点位置，停止从送丝机F_B即停止后焊丝W_b的送丝，行走机构T_R停止行走，同时延时到t₇时刻停止从焊接电源P_B的供电。

其中，t₄到t₅这段时间是收弧时前焊丝W_f停止送丝后主焊接电源P_A供电的延时时间，延时时间在一定范围内（见表8-1）；t₆到t₇这段时间是收弧时后焊丝W_b停止送丝后从焊接电源P_B供电的延时时间，延时时间在一定范围内（见表8-1）；t₄到t₆这段时间表示收弧时从焊接电源P_B和从送丝机F_B的停止滞后于主焊接电源P_A和主送丝机F_A的停止一定时间T₂，其由焊丝间距l及焊接速度v_R决定，即T₂=l/v_R。

上述控制过程中各个参数可以根据表8-1进行选择。

表8-1 各参数的可选范围

采用上述双丝串列埋弧焊起弧与收弧控制方法，能够获得良好的焊缝成形质量，如图8-5所示，前后两焊丝W_f、W_b形成电弧都是从起弧位置B开始，可以有效地避免焊缝在起弧位置由于仅受后焊丝W_b单电弧熔池的作用而出现一段窄焊缝；两焊丝形成电弧都是在收弧位置C结束，可以有效地避免焊缝在收弧位置由于仅受前焊丝W_f单电弧熔池的作用而出现一段窄焊缝及出现收弧位置下塌现象。可见，采用起弧收弧控制方法，可以保证整段焊缝包括起弧、收弧位置的焊缝成形基本一致，从而确保焊缝质量。无起弧与收弧控制下的焊缝成形示意图如图8-6所示。

图8-5 起弧与收弧控制下的焊缝成形示意图

图8-6 无起弧与收弧控制下的焊缝成形示意图