CO2焊是一種重要的焊接方法，具有高效率、低成本的特點。傳統(tǒng)的CO2焊接質(zhì)量受到焊接電源和控制方法的局限，存在飛濺大、成型差和焊接參數(shù)需要調(diào)節(jié)等缺點。近年來，隨著弧焊逆變器和微處理器技術(shù)等的進(jìn)步，為提高焊接質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)，開發(fā)了新的CO2焊接控制方法。目前已經(jīng)出現(xiàn)了多種方案，但是其效果仍有局限，應(yīng)用較為困難[1～3]。如何合理地設(shè)計CO2焊逆變器和發(fā)展控制技術(shù)，是目前面臨的主要問題。本文對此進(jìn)行了探討，提出了技術(shù)方案，在電源恒流外特性控制基礎(chǔ)上，采用了具有自學(xué)習(xí)能力的模糊控制，獲得了較好的試驗效果。
1簡單恒壓型CO2焊接電源的缺點
對于普通的CO2焊接，大都采用變壓器抽頭調(diào)節(jié)的平特性焊機(jī)，或恒壓控制和晶閘管焊機(jī)，配合等速送絲系統(tǒng)進(jìn)行焊接。雖然可獲得一定的弧長自調(diào)節(jié)能力，但飛濺大、成型差，工藝效果不好。
分析其原因，這是與CO2焊接的物理過程有關(guān)。CO2焊接有自由過渡和短路過渡兩種形式，且以短路過渡為常用。對于自由過渡，恒壓型電源對焊絲的熔滴過渡具有較強(qiáng)的排斥作用，造成其偏向和飛濺，難于應(yīng)用。對于短路過渡包括短路與燃弧兩個狀態(tài)，恒壓型電源通過在主電路串入電感來限制短路電流和提高燃弧能量，但難以很好兼顧。
電弧負(fù)載經(jīng)歷著空載、短路和燃弧狀態(tài)的變化，并且都是正常的工作狀態(tài)。在短路時，對于電源和負(fù)載來說，必然要以控制電流為目標(biāo)。而在燃弧時，對自動或半自動的CO2焊，需要更合適的弧長控制方法。短路過渡則希望有合適的短路過渡頻率，以改善過程穩(wěn)定性。顯然，恒壓型電源不符合熔滴過渡過程要求。東光飛奧焊接設(shè)備專業(yè)生產(chǎn)各種點焊機(jī)，對焊機(jī)，縫焊機(jī)等各種焊接設(shè)備。
2恒流型逆變電源的特點
基于上述分析，本文采用恒流型技術(shù)方案，設(shè)計了CO2焊接逆變電源。該電源采用IGBT器件和單端正激電路，工作頻率20kHz。電路原理如圖1所示。電源具有恒流閉環(huán)控制系統(tǒng)和可控的電子電抗器特性，以滿足CO2焊接過程的電流控制。通過輸出狀態(tài)判斷，進(jìn)行了變結(jié)構(gòu)控制。當(dāng)電源空載和輕載時，進(jìn)行脈寬控制，以提高電源的可靠性。當(dāng)短路時，焊接電流切換為峰值，保證重新燃??；當(dāng)弧長波動過大時，又切換為小電流維弧，在相對較大的送絲速度的作用下，恢復(fù)弧長。
當(dāng)給定電流與送絲速度在一定范圍時，電弧穩(wěn)定而無短路過程，即自由過渡。當(dāng)送絲速度較大時，將產(chǎn)生不斷的燃弧、短路過程，即短路過渡。調(diào)節(jié)送絲速度，可得到不同的熔滴過渡形式，并改變電弧電壓工作點和短路過渡頻率。由于階梯特性很強(qiáng)的門限控制和約束作用，具有一定的自適應(yīng)特點。與平特性電源比較，避免了平特性對熔滴過渡的排斥作用，使電弧柔順，飛濺小。電流和送絲速度獨立調(diào)節(jié)，兩者的配合可以控制電弧狀態(tài)和焊縫成型。但是，這種方法仍存在明顯不足：當(dāng)送絲速度和焊槍高度波動時，效果不盡理想，表現(xiàn)在兩方面，即自由過渡的電弧弧長變化，短路過渡時短路頻率變化，從而影響過程穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量。
