脉冲MIG/MAG焊的弧长调节机理

脉冲MIG/MAG焊的弧长调节方法现有两种方法：一种为I/I模式下的调节方法，另一种为U/I模式下的调节方法。

1.I/I模式的弧长调节作用

前面谈到的电源的电弧自身调节作用依靠焊接电流的变化，也就是熔化速度的变化调节弧长。可见在脉冲MIG/MAG焊时，弧长的变化都不能直接影响焊接电流的大小。因为这时脉冲电流与基值电流都是恒流特性电源供电，它不受弧长影响。所以如果仍采用恒流特性电源将失去弧长调节作用。基于上述原因，这里检测大致与可见弧长的变化成比例的电弧电压，令它与基准电压比较后，控制脉冲频率。这样一来，实现了基于电弧电压反馈的焊接电流控制法，如图6-31所示，这就是PFM（脉频调制Pulse Frequency Modulation）方式。

图6-31 脉冲电弧时的弧长控制法

a）PFM方式 b）PWM方式

PFM方式控制法已有市售产品，其基本电路框图如图6-32所示。这时回路电感较小，是由于采用了大功率开关器件如大功率晶体管或IGBT管等，利用斩波控制方式或逆变控制方式来实现。

图6-32中将电弧电压反馈信号与电弧的基准电压相比较，输出频率为f的信号，使脉冲晶体管输出单元脉冲（I_p与t_p一定），基值电流时间（t_b=T-t_p）内保持较小基值电流I_b。同时，焊丝送丝速度信号一方面控制送丝速度、一方面还作为基准电压的设定信号，这样就实现了送丝速度（v_f）电弧电压的协同控制。总之，在送丝速度v_f一定时，当弧长变化时，通过改变电弧电压而改变脉冲频率，同时也改变了焊接电流平均值和焊丝熔化速度v_m，实现了PFM控制的弧长调节作用。(www.xing528.com)

图6-32 PFM方式控制的弧长调节作用原理

2.U/I模式的弧长调节作用

近年来，脉冲MIG/MAG焊一般都采用I/I控制模式，也就是脉冲电流与基值电流均为恒流控制。如前所述，I/I控制模式中，I_p与t_p都是恒定值，这就保证了一脉一滴。当弧长发生变化时，利用压频转换法，通过调节频率f来调节平均电流I_av和焊丝熔化速度v_m，达到与等速送丝v_f相平衡，同时脉冲频率f也恢复原有数值。

可是有些焊接工艺需要恒频控制，如双丝MAG焊（即Tandem）时，要前、后两根焊丝同频率，以便实现交替导通。这时，如果任何一根焊丝的弧长发生变化时，怎样进行调节呢？显然用上述变频调节方式是不可能的，于是又想到电源的电弧自身调节作用。当弧长发生变化时，自动引起电流I_av变化和焊丝熔化速度v_m变化，达到与等速送丝速度v_f相平衡。在脉冲MIG焊时，对焊丝熔化起主要作用的是脉冲电流I_p。如果脉冲时采用恒压源，当弧长变化时，脉冲电流I_p必然发生变化，这就达到了弧长调节的作用。

但是脉冲电流I_p因弧长变化而变化时，还必须保证熔滴过渡为一脉一滴，也就是应满足Iⁿ_p×t_p=C的关系式。由图6-29可见，当脉冲时间t_p选在较小值（t_p≈2ms），这时允许I_p值在较大范围内变化均能获得一个脉冲过渡一个熔滴。这样一来，就能在U/I模式下实现一脉一滴。