干扰的特点： （1）影响大。如焊缝中心线变化 （2）易检测。与被控制量的检测相比，容易检测的干扰居 多，如电源电压波动 （3）事先可预测。多为事先能预想得到的干扰，如管环焊 材料成型控制工程基础 缝焊接。 2017/6/23
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6.1第6 焊接过程控制特点 章 焊接过程控制
3.控制方式的特点
出于电弧焊过程中干扰因素多和被控制量的检测又较困 难(检测性不好)。迄今为止，电弧焊工艺所采用的自动控制 方式属于完全的反馈系统的例子较少，而多数是属于干扰控 制或前馈控制。一般说来，它多用在反馈系统中，这时的框 图如图6.1所示。
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第6章 焊接过程控制
（2）焊点质量控制 焊点质量实时控制方法。早期寻找能反映熔核形成的参量作 为质量控制的依据。不断发展，但始终没有一种方法可补偿各 种因素影响，未圆满解决。
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短路过渡优点：成本低，熔池容量很小不易流失，从而 可以很方便地进行全位置焊接， 短路过渡缺点：飞溅大,成型不佳,熔深不大,堆高很大 。 改善方法： （1）实时控制二氧化碳短路熔滴过渡稳定性技术 （2）一元化控制方式。
点焊影响因素主要来自以下几个方面： （1）焊机通电回路:包括网压波动、焊接回路感抗 及阻抗变化。 （2）焊机加压系统:主要是电极压力波动。 （3）电极材料及形状:包括电极磨损、电极表面玷 污、电极材料与所焊材料不匹配等问题。 （4）工件:包括被焊材料的表面质量、厚度及其它 焊点分流的影响。 （5）冷却条件:包括冷却水冷却状况及电极、工件 的散热等因素。
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6.1.3电阻焊过程控制特点
2. 电阻焊工艺控制特点 控制问题包括焊接过程程序控制及焊点质量控制两部分。
（1）焊接过程控制
完成电阻点焊工作是由设备的程序动作完成的。而程序动
作是由程序控制电路给出的程序动作信号驱动相应的执行机构
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电弧焊的控制对象是电弧本身，但选取什么量作为被控制量？ （1）可作为直接变量的被控制量：焊缝熔深、熔宽、焊缝截 面面积和形状，加强高，焊缝缺陷状态等。 但上述能直接测量的几乎没有。所以只能测量间接变量（ 二次量）。 （2）间接变量：熔池附近温度及温度梯度、熔池及其周围的 凝固部分和工件形状，熔池金属的流动特性，电弧形状、大小 和辉度（辉度(Luminance,L)单位：坎德拉每平方米(cd/㎡)一 光源或一被照面之辉度指其单位表面在某一方向上的光强度密 度，也可说是人眼所感知此光源或被照面之明亮程度。）等。
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图6.1 反馈控制系统附加的前馈控制框图
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干扰检测出后容易直接控制的系统如图6.2a所示。 可以利用干扰检测元件和干扰调节元件，在干扰作用达 到控制对象以前，将干扰消除。这种控制方式适合于弧焊中 焊缝变动时使用。对于容易预见的干扰，检测元件也就不必 要了。可用图6.2b的方式使干扰调节元件按照事先编制程序 曲给定值工作，就能对干扰进行补偿。图6.2中的两种方式 都属于干扰控制。
4）微束等离子弧焊接 与普通等离子弧焊接的主要区别是工作时转移弧和非转移 弧同时存在，使小电流的等离子弧十分稳定。目前成为焊接薄 件、微型件的有效方法。 5）脉冲等离子弧焊接 穿孔型、熔入型及微束等离子弧焊接均可以采用脉冲电流 法。基值电流用来维弧，峰值电流用来熔化金属。脉冲频率一 般在15HZ以下。脉冲电流法可以提高焊接过程稳定性、控制全 位置焊接焊缝成形、减小热影响区宽度和焊接变形。 6）变极性等离子弧焊接 变极性等离子弧焊接是为了解决铝及其合金的等离子弧焊 而提出来的焊接方法。其电源的原理与交流方波电源相同。
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图6.2 干扰控制系统框图
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6.1.2 电弧焊过程控制特点
1. 钨极氩弧焊控制特点
钨极氩弧焊是以不熔化材料钨作电极、采用惰性气体氩
气为保护气体的一种电弧焊方法。很好的控制热输入，故非 常适合焊接薄板金属和打底焊。适合焊接所有金属，尤其适 合焊接 铝、镁、钛等金属及其合金，焊缝质量高，但焊接 速度较低。
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6.1.4其它熔焊工艺控制特点
1.电子束焊接特点 电子束焊接具有焊接质量 好、焊缝深宽比大、焊接 速度高等优点。 但是，电子束焊接设备具 有成本高、接头准备和加 工要求精确、工件受真空 室尺寸限制等缺点。
第6章 焊接过程控制
曹伟锋 2017年3月
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第6章 焊接过程控制
主要内容
6.1焊接过程控制特点 6.2焊接质量自动控制必要性 6.3焊接过程传感与控制
6.4焊接过程智能控制
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6.1.1 焊接过程控制一般特点
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影响TIG焊接质量的因素： （1）弧长变化：对燃弧过程稳定性和焊缝成形有很 大影响。L大，电弧漂移，加热不集中，L太大可能 熄弧；L过小，热量集中，焊缝成形窄而深，易短路 ，熄弧，钨极端部受损，夹钨。弧长控制较容易。 （2）钨极烧损（端部形状） （3）保护气体成分变化 （4）工件表面清洁状态变化等。
间接变量与直接变量的动态特性必须一一对应。
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间接测量的困难：
a、由于电弧光、热、声波、飞溅等干扰，近弧区无法使用 测量技术。 b、电弧焊工件固定，电弧移动，在电弧上检测就要使检测 器与焊炬连接在一起。 c、近缝区金属处于不稳定过程和不平衡状态，准确检测很 困难。 电弧焊时可供操作量：电弧电压、电弧电流、电弧形状 、焊接速度、送丝速度、保护气体流量、焊剂供给量、焊炬 倾角、焊件位置及倾斜度等。
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3. MIG/MAG焊控制特点 MIG焊（熔化极惰性气体保护焊）英文：metal inert-gas welding使用熔化电极，以外加惰性气体（Ar或He）作为电 弧介质，并保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电 弧焊方法，称为熔化极惰性气体保护焊，简称MIG焊。 MIG焊广泛应用于有色金属及黑色金属焊接。 MAG(Metal Aative Gas ARE Welding)焊是熔化极活性气 体保护电弧焊的英文简称。它是在氩气中加入少量的氧化性 气体（氧气，二氧化碳或其混合气体）混合而成的一种混合 气体保护焊。我国常用的是80%Ar+20%二氧化碳的混合气 体，由于混合气体中氩气占的比例较大，故常称为富氩混合 气体保护焊。 控制主要方面：熔滴过渡、磁偏吹等。
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2. 二氧化碳气体保护焊控制特点 二氧化碳焊是以熔化材料作电极、采用二氧化碳或二氧 化碳和氧气为保护气体的一种电弧焊方法。电弧穿透力强， 焊丝熔化率高，抗锈能力强，不可能实现射流过渡，通常采 用短路过渡方式。 短路过渡：采用较小电流和低电压焊接时，熔滴在未脱 离焊丝端头前就与熔池直接接触，电弧瞬时熄灭短路，熔滴 在短路电流产生的电磁收缩力及液体金属的表面张力作用下 过渡到熔池中 。 短路过渡属于自由过渡的一种，熔滴经电 弧空间自由飞行，焊丝端头和熔池之间不发生直接接触。例 如，熔化极气体保护焊时，焊丝短路并重复引燃电弧，这就 属于短路过渡，短路过渡主要表现在二氧化碳气体保护焊中 ，其中在铝合金MIG焊氩射流过渡中也含有短路过渡成分。
完成的。电阻点焊中的程序控制电路是典型的数字式程序控制 电路。本文是以CMOS集成电路器件为例介绍。
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6.1第6 焊接过程控制特点 章 焊接过程控制
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• • • 点焊机的主要程序动作 完成一个焊点的焊接过程，主要包括： 加压：焊机电极（一般上电极）压下的程序动作，工件被压 在上下电极之间。 焊接：焊接通电的程序，即向工件通电，使工件在焊点处产 生电阻热并形成熔核。 维持：断电后工件继续保持电极的压力，即对工件焊点熔核 进行加压。 休止：上电极抬起，操作人员将工件向下一焊点位置移动。
焊接过程控制与其他加工过程有着不同的特征。一般控制
系统中，首先需选择恰当的被控制量，其次确定合理的检测元 件和手段，再次需确定控制元件和操作量。
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第6章 焊接过程控制
1.被控制量选择的特点
（1）由于电弧发出的光、热、声波、飞溅等的干扰，在其 它领域可使用的测量技术在近弧区无法使用。另外，埋弧 焊时因为熔渣的存在也妨碍了有效的测量。 （2）电弧焊多半是工件固定电弧移动，要在有电弧的一面 检测，必须使检测器与焊炬连接在一起同时移动。这样就 必须使用能沿焊缝移动的长探测头，这是相当麻烦的。另 外，使用垫板也会使焊缝背面的检测性能变坏。 （3）因为近缝区金属处于不稳定的过程与不平衡状态，所 以对它的检测要测得很准确也是困难的。因此，在考虑电 弧焊的自动控制时，就产生了被控制量检测的困难问题。