雙脈沖氣體保護(hù)焊機(jī)研制實(shí)踐

（1.寧夏民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.寧夏點(diǎn)享企業(yè)管理咨詢(xún)有限公司；3.寧夏吳忠市好運(yùn)電焊機(jī)有限公司，寧夏 吳忠 751100）

1 概述

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)、裝備制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)、下游需求結(jié)構(gòu)升級(jí)，極大地推動(dòng)了我國(guó)焊接設(shè)備逆變技術(shù)、智能化、數(shù)字化、精確控制技術(shù)性能提高和市場(chǎng)應(yīng)用推廣。國(guó)家倡導(dǎo)低碳環(huán)保、節(jié)能降耗、高效低成本等可持續(xù)發(fā)展理念下，國(guó)產(chǎn)品牌高效節(jié)能逆變電焊機(jī)通用機(jī)型、設(shè)備焊接性能與國(guó)際高端技術(shù)設(shè)備差距不斷縮小，國(guó)產(chǎn)數(shù)字化逆變電焊機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。2008～2011年，我國(guó)高效節(jié)能數(shù)字化逆變電焊機(jī)全行業(yè)銷(xiāo)售收入呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，從2008年的49.396億人民幣增長(zhǎng)到2011年的86.068億人民幣，其中2011年該行業(yè)實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入同比增21.54%。

雙脈沖MIG焊是目前國(guó)際焊接界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題高速焊的核心是短弧長(zhǎng)、高能量，短路過(guò)渡具有熔深淺、表面余高大、速度快、熔池深、成型好、不容易燒穿板材、不容易產(chǎn)生咬邊等特點(diǎn)，焊接速度可以提高48%，而產(chǎn)生較大的成本效益。雙脈沖氣保焊是我公司近年來(lái)重要的技術(shù)研發(fā)成果之一，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的空白。具備所有普通脈沖焊接的優(yōu)點(diǎn)，幾乎是無(wú)飛濺焊接，低熱量的輸入、冷過(guò)渡。更好的焊接質(zhì)量和成型、焊接可以使板材最少的變形、最少的填充焊絲合金成分稀釋?zhuān)浅＿m合焊接合金鋼、不銹鋼、高強(qiáng)鋼、鋁合金。雙脈沖電弧聲較普通脈沖電弧聲低約10dB(A)可以顯著地提升焊接質(zhì)量，較強(qiáng)地熔滲深度。

2 研制產(chǎn)品的技術(shù)原理

采用雙核STM32(64位）CPU全數(shù)字化控制，精度高、電弧特性穩(wěn)定、熔池深、焊接成型好。應(yīng)用低飛濺波形控制技術(shù)、結(jié)合高速電子電抗器控制技術(shù)和熔滴檢測(cè)技術(shù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)飛濺。同時(shí)，可顯著提高焊接速度，使焊接速度比同類(lèi)氣保焊速度提升55%以上。在一個(gè)單脈沖的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)脈沖，即兩個(gè)高頻脈沖疊加技術(shù)，這種波形控制技術(shù)增加了熔深、提高了電弧挺度，提高了效率，可以理解為一個(gè)能量大的脈沖為融化熔滴，另一個(gè)脈沖為熔滴過(guò)渡和攪拌熔池，該技術(shù)在焊接手法上無(wú)須擺動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)漂亮的魚(yú)鱗效果。

3 研制產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)（如表1）

表1

4 研制產(chǎn)品的創(chuàng)新性

雙脈沖氣體保護(hù)焊機(jī)創(chuàng)新在于采用雙核STM32(64位）CPU全數(shù)字化脈沖控制方法，有效實(shí)現(xiàn)“一脈一滴”技術(shù)，在國(guó)內(nèi)屬于領(lǐng)先地位，節(jié)能環(huán)保,人機(jī)設(shè)計(jì)、操作簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。

（1）采用雙核STM32(64位）CPU全數(shù)字化脈沖控制方法?？娠@著提高焊接速度，使焊接速度比同類(lèi)氣保焊速度提升55%以上。在一個(gè)單脈沖的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)脈沖，即兩個(gè)高頻脈沖疊加技術(shù)，這種波形控制技術(shù)增加了熔深、提高了電弧挺度，提高了效率，可以理解為一個(gè)能量大的脈沖為融化熔滴，另一個(gè)脈沖為熔滴過(guò)渡和攪拌熔池，該技術(shù)在焊接手法上無(wú)須擺動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)漂亮的魚(yú)鱗效果。

（2）無(wú)飛濺。通過(guò)雙核64位CPU全數(shù)字化控制精度高，實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定的電弧、實(shí)現(xiàn)更好的焊接成型和焊接質(zhì)量。非常低的波形控制技術(shù)、結(jié)合高速電子電抗器控制技術(shù)和熔滴檢測(cè)技術(shù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)幾乎無(wú)飛濺。

（3）一脈一滴技術(shù)。MIG高速焊接中的熔滴過(guò)渡形式主要有大滴過(guò)渡、短路過(guò)渡、噴射過(guò)渡（包括射滴過(guò)渡和射流過(guò)渡）、亞射流過(guò)渡等多種形態(tài)，脈沖MIG的所力求實(shí)現(xiàn)的過(guò)渡與射滴過(guò)渡。在射滴過(guò)渡的形態(tài)中與焊接電流脈沖相對(duì)應(yīng)有多脈一滴、一脈一滴和一脈多滴三種形式，其中一脈一滴是最為理想的過(guò)渡形態(tài)。而高速雙脈沖能有效控制亞射流過(guò)渡（介于短路過(guò)渡與射流過(guò)渡之間的一種過(guò)渡形式），能有效實(shí)現(xiàn)一脈一滴，提高焊接質(zhì)量及效率，同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)薄板焊接，實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成型。

（4）人機(jī)界面。焊機(jī)面板是焊機(jī)和用戶(hù)交互的接口，通過(guò)面板用戶(hù)可以觀(guān)察和設(shè)置焊機(jī)的狀態(tài)、工作模式；選擇焊絲、板材、保護(hù)氣體的類(lèi)型；調(diào)節(jié)和存儲(chǔ)焊接的工藝參數(shù)等。焊機(jī)面板將焊接過(guò)程中實(shí)際的電壓、電流等參數(shù)顯示出來(lái)供用戶(hù)參考，做到智能化人機(jī)設(shè)計(jì)。

5 研制產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證及再優(yōu)化

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，先試制中間型號(hào)的NBC-280這個(gè)規(guī)格的焊機(jī)，主要目的是通過(guò)試制進(jìn)行設(shè)計(jì)圖紙、工藝文件、工裝等的校驗(yàn)及促進(jìn)生產(chǎn)條件的完善。根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)焊機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行再優(yōu)化、改進(jìn)，最終進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定型，典型問(wèn)題如下。

（1）電路板制造。電路板中含有電阻、電容、二極管、三極管、功率管、控制變壓器等原件，在設(shè)計(jì)中存在著各元器件匹配、兼容、電路走向、電阻阻值、功率大小、電容容量等問(wèn)題需要不斷摸索、改進(jìn)、測(cè)試等。在試驗(yàn)成功后，在制造時(shí)也出現(xiàn)許多安裝問(wèn)題，例如，二極管方向裝反，電阻阻值混裝等問(wèn)題，對(duì)此，我們采用流水作業(yè)，每道工序只裝一個(gè)元器件，確認(rèn)后流轉(zhuǎn)下一道序，從而保證產(chǎn)品正確性。

（2）非晶主變繞制。絕緣層易出現(xiàn)問(wèn)題，纏繞不均勻，絕緣層易損壞，針對(duì)此問(wèn)題，采用有韌性及高前度的絕緣膜纏繞柒包銅線(xiàn)。匝數(shù)易出現(xiàn)或多或少的問(wèn)題，針對(duì)此問(wèn)題，我們將柒包銅線(xiàn)切割長(zhǎng)度定制，從而避免出現(xiàn)匝數(shù)問(wèn)題和纏繞不均問(wèn)題。

（3）外殼制造。外殼采用沖壓技術(shù)，主要是模具及沖壓設(shè)備，為了是產(chǎn)品的外型美觀(guān)，我們購(gòu)置數(shù)控沖壓設(shè)備，非常好地解決了普通設(shè)備造成造型單一、通用性差的問(wèn)題。

（4）參數(shù)設(shè)定與調(diào)整。高速脈沖焊機(jī)的功能是靠軟件實(shí)現(xiàn)的，增加焊機(jī)功能只需改變其軟件即可，各功能模塊相互獨(dú)立，增加新功能完全不影響原有功能和性能，所以數(shù)字化焊機(jī)功能可以做得很豐富，但是，調(diào)整參數(shù)及設(shè)定的有效性和合理性必須通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得和修正，為此我們付出了巨大的努力和艱辛，當(dāng)然這樣是我們提高的最好途徑，也是公司的核心技術(shù)，為后期的機(jī)器人開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，每種功能都具有很多可調(diào)參數(shù)，用戶(hù)既可以采用系統(tǒng)默認(rèn)的參數(shù)非常方便地設(shè)置焊機(jī)，也可以根據(jù)不同的焊接要求精細(xì)地調(diào)整焊機(jī)，使之達(dá)到最佳焊接效果。

6 結(jié)語(yǔ)

我們研發(fā)的雙脈沖氣體保護(hù)焊機(jī)創(chuàng)新在于采用雙核STM32(64位）CPU全數(shù)字化脈沖控制方法，有效實(shí)現(xiàn)“一脈一滴”技術(shù)，在國(guó)內(nèi)屬于領(lǐng)先地位，節(jié)能環(huán)保,人機(jī)設(shè)計(jì)、操作簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。