美国林肯V300-I焊机脉冲焊功能的开发与实现

美国林肯V300-I焊机脉冲焊功能的开

发与实现

李 桓,王 莉,杨 倩,崔 嘉

(天津大学 材料科学与工程学院，天津 300072)

摘要：脉冲电弧焊有诸多优点，可利用脉冲控制器将常规弧焊电源改造成脉冲弧焊电源，在脉冲控制器的控制

下，可使美国林肯V300－I焊机呈脉冲式输出，并且峰值电压，基值电压，脉冲频率和脉冲占空比可调，该方法具有很大的应用前景和推广价值。

关键词：脉冲，控制器，电弧焊，电焊机

The development and achievement of pulsed welding performance for Lincoln

INVERTEC V300—I welding power source LI Huan ,WANG Li ,YANG Qian ,CUI Jia

(School of Material Science and Engineering, Tianjin University,Tianjin 300072,China)

Abstract: Pulsed arc welding has many excellences; a general welding power source could be changed

into pulsed welding power source by the use of pulse controller. Under the control of pulse controller, a Lincoln V300-I welding power source has pulse output with its peak welding voltage,background welding voltage, pulse frequency and duty ratio alterable. This method has good prospect of applications and popularization.

Key Words: pulse; controller; arc welding; welding power source

1 脉冲焊功能开发的必要性 1.1 脉冲焊功能开发的必要性

全位置熔化极焊接包含平焊、立焊和仰焊等过程，不易实现自动化。实践证明必须采用脉冲焊才可能很好的实现全位置熔化极焊接的自动化。

1.2 林肯V300—I焊机介绍

V300—I场效应管逆变焊机是美国林肯电气公司于上世纪80年代末向市场推出的一种额定电流为300A的逆变焊机。该焊机性能优越，有多种外特设输出，可作为多种焊接、切割电源使用(包括焊条电弧焊、钨极氩弧焊、实芯焊丝气体保护焊、气保护及自保护药芯焊丝电弧焊等)[1]。国内有相当多的单位引进了这种焊机。

1.2.1．功能与线路图

林肯V300—I焊机是输入单相或三相，输出恒压或恒流的逆变电源，可以在五种工作模式中切换[2]。

a. GTAW，即钨极氩弧焊方式。

b. CC Soft，即陡降特性的软电弧功能， 特别适用于低氢焊条的焊接。

c. CC Crisp，即陡降特性的硬电弧功能，特别适用于各种酸性及纤维素焊条的焊接。 d. CV FCAW，这种设置用于自保护药芯焊丝电弧焊。

e. CV GMAW，适用于短路过渡，滴状过渡和射流过渡，常用于CO2焊、MIG焊和MAG焊。

81 NOT USED ON INVERTECN.C.ELECTRODE CABLE82SPAREN.D.TO WORK224 VAC / 1 AMP CONNECT TOGETHER FOR4WELDING OUTPUT41 4242 VAC / 5.5 AMP －14 PIN AMPHENOL3132115 VAC / 2 AMP INVERTEC FRAME CONNECTION ＋CNDWIRE FEEDER VOLTMETER CONNECTION CONNECTS TO (WORK TERMINAL) OF K 867 UNIVERSAL21INVERTECADAPTER PLUG7710 K76 INVERTEC REMOTE OUTPUT CONTROLPOWER SOURCE75MINWITH 115 VACAUXILIARY POWER N.A. WELDING CABLE MUST BE SIZED FOR CURRENT AND DUTY CYCLE OF APPLICATIONN.B. DIAGRAM SHOWS ELECTRODE POSITIVE. TO CHANGE POLARITY, TURN POWER “OFF”, REVERSE ELECTRODE AND WORK CABLE AT POWER SOURCE.N.C. INSULATE EACH UNUSED LEAD INDIVIDUALLY. N.D. FOR WIRE FEEDERS THAT RETURN A SIGNAL FOR WELDING OUTPUT, USE ISOLATION RELAY TO CLOSE LEADS 2 & 4.2 TO WIRE FEEDER4 图1 V300—I焊机的外部接线电路

导电嘴工件分流器V 300－I+焊接电流输出380V AC-GND XY记忆示波器110V AC远程电流给定端脉冲控制器开关电源电流给定信号计算机+5V DC图2 设备整体连接图

图1为V300—I焊机的外部接线电路。 林肯V300—I焊机在工业应用中较为广

泛，自带功能中并不具备脉冲焊接功能，因此限制了它的应用。 本研究目的即在于，在原有林肯V300—I焊机基础上加以改造，使其具备脉冲焊功能。 2 脉冲焊功能的实现 2.1 .脉冲控制器介绍 2.1.1 硬件部分

该控制器以单片机AT89C2051为控制核心，配有键盘（6个按键）及4位8段数码管构成的显示屏。 AT89C2051上的脉冲控制信号控制高速电子开关，并据此分别选通高、低焊接电压的给定控制信号，将信号送到V300—I焊机的遥控电压控制信号端子。

键盘部分由6个按键组成，分别为：复位键（RESET）、工作模式键（MODE）、频率增、频率减、脉宽比增及脉宽比减按键。MODE键为直流电焊机脉冲电压控制器的工作状态选择键，可循环选择恒定基值输出、恒定峰值输出和脉冲输出3种焊接状态。 2.1.2 软件部分

脉冲控制器的软件采用的是C语言的结构化设计。其主要结构包括： a.主程序； b.T0定时器中断服务程序； c.数码管扫描子程序； d.键盘扫描子程序； e.按键事件处理子程序。

2.2 脉冲焊的实现 脉冲控制器在单片机的控制下，按照控制要求，生成频率可调、脉宽比可调的脉冲控制信号，将峰值电压（电流）给定及基值电压（电流）给定，通过高速电子开关送往受控制的V 300-I焊机外接插孔，实际操作中则为，将脉冲控制器上的[75，76，77]接口，分别

与V300-I提供的[75，76，77]相连接，以遥控电压给定的方式控制电焊机的输出电压，

以此获得脉冲焊接的效果。

3 可行性试验 为测试V300-I焊机脉冲焊功能，分别

采用Φ1.2mm和Φ1.6mmH08Mn2SiA焊丝进行焊接，保护气体为Ar+2%O2，两组焊接参数由表一给出，图3与图4为电弧电压、焊接电流随时间变化曲线图，图5与图6为电弧高速摄影图，其中拍摄频率为1000桢/秒，可见，焊接过程稳定性很好。

表一 焊接工艺参数

组别 焊丝直径 (mm) 送丝速度 （m/min） 峰值电压 （V） 基值电压 （V） 脉冲频率 （Hz） 占空比（％） 保护气体流量 （l/min） 1 2 1.2 1.6 5 2.3 35 40 25 26 80 50 50 50 15 20

图3 Φ1.2mm焊丝电弧电压、焊接电流变化图 图4 Φ1.6mm焊丝电弧电压、焊接电流变化图

1

2 3 4

5

9

13

6

7

8

10

11

12

14

15

16

图5 Φ1.2mm焊丝焊接电弧高速摄影图

1

2 3 4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17 18 19 20

4 结论

林肯V300-I逆变焊机引入脉冲控制器控制其电压呈脉冲输出这一作法是可行的，在引入脉冲控制器后，焊接过程稳定，此焊接方法可用于工业生产中。如使用V300－I焊机的陡降特性，可使焊机输出脉冲电流，并可据此将其它类型的焊机改造成脉冲焊机。

参考文献：

[1] 郭海云，谷宝峰.林肯焊机IHNVERTEC^TMV300-I的故障修复[J].电焊机，1995, (4):19

[2] 林肯V300－I焊机使用说明书，美国林肯电气公司

作者简介： 李 桓，男，1955年7月出生，籍贯天津，汉族，博士学位，教授，自1986年起在天津大学焊接专业任教，现任中国焊接学会熔焊工艺及设备委员会委员，研究方向为焊接电弧物理、焊接工艺及设备等，承担过国家自然科学基金委员会、国家教育部、天津市科委及石油天然气总公司等许多重要课题并多次获奖，取得国家专利4项，发表论文40余篇。 E-Mail: lihuan@tju.edu.cn

（国家自然科学基金50375005资助项目）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/68xx.html