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数字化焊机的发展及智能化应用

逆变电源的高响应速度为焊接控制技术提供了一个理想的平台,数字化技术在焊接电源中的应用进一步提高了电源控制技术的水平和可操作性。数字化焊接设备可分为两类,一是控制电路数字化程度高;二是具有开放式的数字化接口,可实现多信息交换的软件加载方式的数字化智能控制平台,如图 1 所示。目前,国内电焊机制造企业已经解决了数字化焊机产品问题,但与国外多功能数字化焊机掌握核心技术相比,我们的数字化产品在工艺技术先进性和市场认可方面尚与国外知名品牌产品有很大差距。

                                

2010年奥太、沪通、汉神均推介了各自的数字化焊接设备,其中奥太展示的Pulse MIG系列焊机更具特色,实现了波形动态调节一脉一滴控制,如图 2 所示。该机采用软开关逆变主电路、双CPU 控制电路、谐波抑制技术和新型智能 PI 算法,实现了铝及其合金的弧长控制,满足了高品质焊接的要求。2011年展会其双脉冲控制亦有演示,更具有 P-MIGMIGSTICKTIGCAC-A 五种焊接方式,其产品代表了当时国内运用软件编程控制的数字化逆变式脉冲 MIG/MAG 脉冲弧焊机的先进水平。在 2011年 展会上,时代、沪工、华意隆等众多自主品牌企业及国际知名品牌均普遍展示了各自的数字化产品,2011年可算是数字化产品展示元年。

在长输管道焊接方面,2010 年参展企业成都熊谷加世电器有限公司推介了MPS/DSA-500 两款长输管道焊接设备,MPS面世于2004 ,是我国较早应用于长输管线建设具有半自动药芯焊丝自保护焊、管道电弧焊(纤维素、低氢型焊条向下、向上焊)、氩弧焊等功能的逆变多功能焊机;2007DSA-500 逆变数字化MIG/MAG半自动焊机研制成功,焊机主电路使用IGBT 软开关逆变技术,控制 电路核心由MCUDSP组成,该焊机在我国西气东输二线西段九标段 X80 钢用金属粉芯焊丝根焊和填盖工艺要求得以应用,如图3所示。

2014 年北京时代科技股份有限公司展示了TDW5000E 超高频脉冲方波氩弧焊机第三代数字焊机。焊机利用在普通方波上叠加超高频脉冲的原理,采用超高频脉冲 GTAW 技术、新型IGBT拓扑电路及 MCU 数字化控制方案,实现了超快速电流上升/下降沿变化速率及0100 kHz 脉冲频率达百安培的方波电流输出。设备通过人机交互界面(见图 4)对脉冲电流幅值、占空比、脉冲频率等参数实现独立调节,确保不同焊接工艺过程的精确控制;不同的焊接参数设置可以实现多种焊接方法,如直流 GTAW、超高频直流脉冲 GTAW、变极性 GTAW、复合超高频脉冲变极性 GTAW 等。设备在铝合金、钛 合金等高强材料的焊接中,可有效降低焊缝的气孔 敏感性、细化组织晶粒,显著提高焊接接头的力学性能。

2012年展后在数字化等离子焊接设备方面做了全面报道。四川玛瑞的DG-500自动等离子焊接系统的电源是基于TMS320LF2407 DSP数字处理芯片为核心的数字化电源,系统内设30个参数存储通道。CAN 总线通信距离理论最远10 kM(速度 5 kbp 以下),通信速度最高为1 Mbps。设备对碳钢、可焊铝合金、耐热合金、钛合金以及其他材料等均可焊接,对厚度小于等于 6 mm 的不锈钢可高质量、高效率的在不开任何坡口的情况下一次性单面焊双面成形。对厚板材可采用“P+T”模式,即在等离子焊接后再用 TIG 氩弧焊盖面的方式完成。同年北京时代集团、三力易胜也均有相关产品推介。