第章 电弧焊自动控制基础.ppt

4-2 电弧焊的自动调节系统 焊接过程的稳定性 １　概念：是指焊丝熔化、熔滴过渡、母材熔化、冷却结晶等过程稳定，取决于：I、U、VW等参数的稳定性。 一般焊接方法要求I变化范围：±25～50A；U变化范围：±2V. 对于全位置气体保护焊要求更严格Ia：±0.1-1.0A，Ua：±0.1V 。 ２　影响I、U的外界因素 1）电弧静特性曲线变化：送丝不均匀、焊炬高度变化、装配、坡口加工、工件不平， 。 2）电源外特性：网压波动、电源内部元件标称值变化。 弧长变化引起的焊接过程不稳最突出， 原因：弧长短（几mm）；电场强度大（10～40V/cm)，弧长变化很小就可使电压变化很大(如变化1mm,就可使电压变化超限)。 3 保证参数不变的调节系统 1） 人工调节系统（手弧焊为例） 2）自动调节系统 4 自动控制系统的三个主要环节 比较环节、控制器（执行环节）、检测环节 对自动调节系统的基本要求 1 稳定性； 2 动态特性； 3 稳态性能（稳态误差） 三. 熔化极电弧的自身调节系统 等速送丝式焊机采用电弧自身调节系统；变速送丝式焊机采用电弧电压反馈自动调节系统。 一)熔化极电弧自身调节系统的静特性 稳定焊接的条件： 熔化系数аm的影响因素：焊接电流、焊丝直径、焊丝干伸长。 熔化速度与焊接电流、焊接电压之间的关系 静特性曲线 ； 由此可得静特性曲线方程为： 它表示在给定的送丝速度下，弧长稳定时，焊接电流与焊接电压之间的关系。 C曲线（静特性曲线）： 1）曲线上的点，送丝速 度等于熔化速度，焊接 过程稳定，离开曲线上 的点时，送丝速度不等 于熔化速度，焊接过程不稳定。 ２）电弧稳定工作点应该是：电源外特性曲线、电弧静特性曲线和自身调节系统静特性曲线三者的交点。 曲线特点 １）　长弧时，C曲线几乎垂直于电流轴，kU小，可忽略。 　　　　　　　　　　；用处？ ２）　Vf增加或减小时，C曲线平行向右或左移动。 ３）　只增加焊丝直径时， C曲线平行向右移动。 ４）　只增加焊丝干伸长时， C曲线平行向左移动。 二)　电弧自身调节系统原理 １　调节过程 弧长变短，电源提供的电流远大于等熔化特性曲线（自身调节系统静 特性曲线）与电弧静特性曲线交点的电流（保证送丝速度等于熔化速 度的电流） 　　电弧弧长变化（加长或缩短）时，能够自动恢复。 　　　系统的调节作用是基于等速送丝时弧长变化导致焊接电流变化，进而导致焊丝熔化速度变化使弧长得以恢复的 。 注意：与电弧固有自调节作用区分。 ２　电弧自身调节的灵敏度 １）焊丝直径和电流密度 ２）电源外特性形状： ３）弧柱的电场强度。 注意：该种系统适合于小直径，并且采用平或缓降特性电源匹配等速送丝。 三)误差 1 弧长波动时：焊炬高度不变时无误差；焊炬高度变化时，引起干伸长发生变化，平特性误差比下降特性误差小。（主要是电压误差) 2 网压波动：采用平特性电源的焊接电压误差比下降特性小。 四)　电弧自身调节系统规范参数的调节方法 焊接电流：送丝速度 焊接电压：电源外特性 注意：调节范围的确定。 四. 电弧电压反馈自动调节系统 问题的提出：焊丝越小，电弧自身调节系统调节灵敏度越高；但当焊丝直径较大，采用陡降特性电源时，只靠电弧自身调节系统就不能满足要求了。 一)　电弧电压反馈自动调节系统的静特性曲线 电弧电压Uc与送丝速度Vf、 送丝电动机电压USD之间的关系。 （1） 焊丝熔化速度与焊接电流之间的关系 （2） 3 自动调节系统的静特性曲线 （3） 由（1）、（2）、(3)可得： 上式表明了弧压反馈调节系统中焊接电流与焊接电压之间的关系，称为弧压反馈调节系统静特性曲线方程。 由弧压反馈调节系统静特性曲线方程得出的表示焊接电流与焊接电压之间的关系的曲线称为弧压反馈调节系统静特性曲线 ４　曲线的物理意义及其特点 １）物理意义：曲线上的点送进速度等于熔化速度，系统稳定，否则不稳定。 ２）特点： 当ｋ足够大时，曲线斜率近似为０，因此弧压越稳定. 当Ug增加或减小时，曲线平行上移或下移. 焊丝直径减小或干伸长增加时，ki增加，从而曲线斜率增加，弧压不稳，用处？（细丝时增大k，粗丝时减小k。） 二)弧压反馈自动调节系统的工作原理 利用电弧电压来控制送丝