江苏科技大学：船舶工业《焊接方法与设备》课程教学课件（讲稿）第四章 电弧焊自动控制基础

熔焊工艺及设备第四章电孤焊自动控制基础第4章电弧焊自动控制基础焊接过程自动化是提高焊接质量、降低劳动强度和提高焊接生产率的重要途径，因此，长期以来一直是人们努力的方向。电弧焊过程自动化涉及到很多方面问题，本章主要讲述其中的两个基本问题，即电弧焊的程序自动控制和电弧焊的自动调节系统问题。此外，对电弧焊自动化革命性进步的标志一一弧焊机器人作简要介绍。Schoolof Material Science&Engineering江苏科技大学材料学院

熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第四章 电弧焊自动控制基础 第4章 电弧焊自动控制基础 焊接过程自动化是提高焊接质量、降低劳动 强度和提高焊接生产率的重要途径，因此，长期 以来一直是人们努力的方向。电弧焊过程自动化 涉及到很多方面问题，本章主要讲述其中的两个 基本问题，即电弧焊的程序自动控制和电弧焊的 自动调节系统问题。此外，对电弧焊自动化革命 性进步的标志——弧焊机器人作简要介绍

熔焊工艺及设备第四章电孤焊自动控制基础4.1电弧焊的程序自动控制所谓电弧焊程序自动控制，就是以合理的次序使自动电弧焊设备的各个部件进入特定的工作状态从而使电弧焊设备能够协调地工作。而要做到这一点，明确程序自动控制的对象和基本要求，了解程序自动控制的转换方法以及电弧焊各个基本环节的实现方法是比较重要的问题。School of Material Science & Engineering江苏科技大学材料学院

熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第四章 电弧焊自动控制基础 4.1电弧焊的程序自动控制 所谓电弧焊程序自动控制，就是以合理的次序使自 动电弧焊设备的各个部件进入特定的工作状态， 从而使电弧焊设备能够协调地工作。 而要做到这一点，明确程序自动控制的对象和基本 要求，了解程序自动控制的转换方法以及电弧焊 各个基本环节的实现方法是比较重要的问题。

熔焊工艺及设备第四章电孤焊自动控制基础4.1.1电弧焊程序自动控制的对象和基本要求1.控制对象电弧焊程序自动控制的对象就是自动电弧焊设备中即将投入工作的各个部件的执行机构，主要有:(1）提供焊接能量的焊接电源：（2）焊车行走或焊件移动的拖动电动机：（3）送丝电动机：（4）控制保护气或离子气的电磁气阀（5）引弧用的高频发生器或高压脉冲发生器(6）焊枪或焊件调整、定位用的拖动电动机，焊件定位或夹紧用的控制阀，以及焊剂回收装置等Schoolof Material Science& Engineering江苏科技大学材料学院

熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第四章 电弧焊自动控制基础 4.1.1电弧焊程序自动控制的对象和基本要求 1.控制对象 电弧焊程序自动控制的对象就是自动电弧焊设 备中即将投入工作的各个部件的执行机构，主要 有： (1)提供焊接能量的焊接电源； (2)焊车行走或焊件移动的拖动电动机； (3)送丝电动机； (4)控制保护气或离子气的电磁气阀； (5)引弧用的高频发生器或高压脉冲发生器； (6)焊枪或焊件调整、定位用的拖动电动机，焊件定 位或夹紧用的控制阀，以及焊剂回收装置等

熔焊工艺及设备第四章电孤焊自动控制基础2.基本要求不同的电弧焊方法和不同的工作条件对程序自动控制有不同的要求，归纳起来，主要有以下基本要求：靠气气体保(1)按照要求提前送气或滞后停气护焊时为了加强对焊接区的保护，防止空气侵入，要求在电弧引燃前提前送气和熄弧后滞后停气。(2)可靠地一次引燃电弧如前所述，接触式引弧需要经历短路、分离、燃弧三个阶段，非接触式引燃需要借助于高频高压或高压脉冲引弧这些都需要在程序自动控制中加入必要的动作程序。Schoolof Material Science & Engineering江苏科技大学材料学院

熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第四章 电弧焊自动控制基础 不同的电弧焊方法和不同的工作条件对程序自 动控制有不同的要求，归纳起来，主要有以下基 本要求： (1)按照要求提前送气或滞后停气 气体保 护焊时为了加强对焊接区的保护，防止空气侵入， 要求在电弧引燃前提前送气和熄弧后滞后停气。 (2)可靠地一次引燃电弧 如前所述，接触式 引弧需要经历短路、分离、燃弧三个阶段，非接 触式引燃需要借助于高频高压或高压脉冲引弧， 这些都需要在程序自动控制中加入必要的动作程 序。 2.基本要求

熔焊工艺及设备第四章电辉自动控制基础（3顺利地熄弧收焊要求熄弧时要填满弧坑，并防止焊丝粘在焊缝上，而且希望焊丝端部不结球，以利于重复引弧。4）对受控对象的特征参数进行程序自动控制对特征参数进行程序自动控制，实际上就是对受控对象进行程序自动控制。特征参数主要有电弧电压、焊接电流、送丝速度、焊接速度、保护气流、离子气流、高频引弧电压等要使这些特征参数按照预定的要求，以一定的次序进入工作状态或退出工作状态。School ofMaterial Science&Engineering江苏科技大学材料学院

熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第四章 电弧焊自动控制基础 (3)顺利地熄弧收焊 要求熄弧时要填满弧 坑，并防止焊丝粘在焊缝上，而且希望焊丝端 部不结球，以利于重复引弧。 (4)对受控对象的特征参数进行程序自动控 制 对特征参数进行程序自动控制，实际上就 是对受控对象进行程序自动控制。特征参数主 要有电弧电压、焊接电流、送丝速度、焊接速 度、保护气流、离子气流、高频引弧电压等。 要使这些特征参数按照预定的要求，以一定的 次序进入工作状态或退出工作状态

熔焊工艺及设备第四章电孤焊自动控制基础可以用程序循环图来表示受控对象的特征参数与时间的函数关系。图4一1分别画出了钨极氩弧自动焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊汽车轮圈合成专用CO2气体保护焊、等离子弧焊和脉冲钨极氩弧焊的程序循环图。每一个图都概括了一种弧焊设备的程序自动控制系统的原理，也是程序自动控制系统的设计依据。此外，程序自动控制中还应包括必要的指示和保护环节。指示环节通常都是用指示灯电表、数显或荧光示波屏等。保护环节常用的有过电流继电器、水压开关、风压开关、门开关等。Schoolof Material Science & Engineering江苏科技大学材料学院

熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第四章 电弧焊自动控制基础 可以用程序循环图来表示受控对象的特征 参数与时间的函数关系。图4－1分别画出了钨 极氩弧自动焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊、 汽车轮圈合成专用CO２气体保护焊、等离子弧 焊和脉冲钨极氩弧焊的程序循环图。每一个图 都概括了一种弧焊设备的程序自动控制系统的 原理，也是程序自动控制系统的设计依据。 此外，程序自动控制中还应包括必要的指 示和保护环节。指示环节通常都是用指示灯、 电表、数显或荧光示波屏等。保护环节常用的 有过电流继电器、水压开关、风压开关、门开 关等

熔焊工艺及设备第四章电孤焊自动控制基础图4一1自动电弧焊的程序循环图0UH91U一电弧电压TwU7I—焊接电流()DwVf送丝速度b)aVw一焊接速度QQ1一保护气流Q2、Q3—离子气流UH一高频引弧电压c1Oa）钨极氩弧自动焊Ub）熔化极气体保护焊c）埋弧焊d）专用cO2气体保护焊UHe）等离子弧自动焊f）脉冲钨极氩弧焊f)School of Material Science & Engineering江苏科技大学材料学院

熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第四章 电弧焊自动控制基础 图4－１自动电弧焊的程序循环图 U—电弧电压 I—焊接电流 Vｆ—送丝速度 Vｗ—焊接速度 Q１—保护气流 Q２、Q３—离子气流 UＨ—高频引弧电压 ａ)钨极氩弧自动焊 ｂ)熔化极气体保护焊 ｃ)埋弧焊 ｄ)专用CO２气体保护焊 ｅ)等离子弧自动焊 ｆ)脉冲钨极氩弧焊

熔焊工艺及设备第四章电孤辉自动控制基础4.1.2电弧焊程序自动控制的转换方式和方法1.程序自动控制的转换方式除了需接受必要的外部人工操作指令（如启动、停止急停）以外，电弧焊的程序转换都应自动地实现。其转换方式有以下三种：(1)行程转换，即按预定的空间距离进行程序转换。常用于全位置环缝焊时的过程参数的分段转换、环缝焊到终点时自动停止、焊枪自动返回等。常用行程开关来实现(2)时间转换，即按预定的时间间隔进行程序转换。例如，保护气提前给送和滞后停止、焊丝返烧熄弧等即属此类。可以使用延时继电器或延时电路来实现(3)条件转换，即以系统达到某种特定状态(如电弧引燃、熄灭、焊枪达到某个位置等)为条件所进行的程序转换。可以使用电弧电压继电器、电流继电器或磁电、光电半导体传感器等来实现School ofMaterial Science&Engineering江苏科技大学材料学院

熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第四章 电弧焊自动控制基础 4.1.2电弧焊程序自动控制的转换方式和方法 1.程序自动控制的转换方式 除了需接受必要的外部人工操作指令（如启动、停止、 急停）以外，电弧焊的程序转换都应自动地实现。其转换 方式有以下三种： (1)行程转换 即按预定的空间距离进行程序转换。常用于 全位置环缝焊时的过程参数的分段转换、环缝焊到终点时 自动停止、焊枪自动返回等。常用行程开关来实现。 (2)时间转换 即按预定的时间间隔进行程序转换。例如， 保护气提前给送和滞后停止、焊丝返烧熄弧等即属此类。 可以使用延时继电器或延时电路来实现。 (3)条件转换 即以系统达到某种特定状态(如电弧引燃、熄 灭、焊枪达到某个位置等)为条件所进行的程序转换。可 以使用电弧电压继电器、电流继电器或磁电、光电半导体 传感器等来实现

熔焊工艺及设备第四章电孤焊自动控制基础2.程序自动控制的转换方法(1）继电器程序控制、其由按钮、开关继电器、接触器和电磁气阀等元件按一定逻辑条件组合而成，是电弧焊设备常用的方法。基“写””"“菲”三种本逻辑组合有“或广复杂一些的程序控制系统可以由它们复合而成。Schoolof Material Science&Engineering江苏科技大学材料学院

熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第四章 电弧焊自动控制基础 (1) 继电器程序控制 其由按钮、开关、 继电器、接触器和电磁气阀等元件按一定逻辑 条件组合而成，是电弧焊设备常用的方法。基 本逻辑组合有“或” 、 “与” 、 “非”三种， 复杂一些的程序控制系统可以由它们复合而成。 2.程序自动控制的转换方法

熔焊工艺及设备第四章电孤焊自动控制基础逻辑“或”组合实例如图4一2a所示，只要气流预检开关S1、提前送气继电器K1的触点和滞后停气时间继电器KT1的触点中有一个接通，电磁气阀YV就可以接通。K2YV图4一2b是逻辑“与”组合实例，不考虑空载接通开关S2，只有当中间继电器KI的触点和时间继电器KT2的O触点都接通时，才能使继电器K2工作。b)a)图4-2继电器控制电路组合Schoolof Material Science&Eng江苏科技大学材料学院a）“或”组合b）“与”组合

熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第四章 电弧焊自动控制基础 图4-２继电器控制电路组合 ａ)“或”组合 ｂ)“与”组合 逻辑“或”组合实例如图4－２ａ所示， 只要气流预检开关S１、 提前送气继电器K1的触点 和滞后停气时间继电器KT1的触点 中有一个接通，电磁气阀YV就可以接通。 图4－２ｂ是逻辑“与”组 合实例，不考虑空载接通开 关S2，只有当中间继电器K1 的触点和时间继电器KT2的 触点都接通时，才能使继电 器K2工作