引弧控制方法及装置与流程

本公开涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种引弧控制方法及引弧控制装置。

背景技术：

焊接，作为一种十分常用的连接工艺，在工业生产和制造中发挥重要作用。手工电弧焊设备具有轻便、搬运灵活的特点，因此，手工电弧焊可以在任何有电源的地方进行焊接作业，适用于各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。手工电弧焊电弧引燃主要采用接触引弧的方式引燃电弧，其中较大的短路电流会引起一些较薄工件的烧伤和焊条的烧损，从而造成焊缝汇总夹带有杂质和虚焊等缺陷。

同时，使用手工电弧焊时，引弧的成功率并不高，常采用敲击法和划擦法来引燃电弧，这两种方法对焊工的操作手法和熟练程度有相当高的要求，操作不熟练引弧时很容易发生焊条同工件粘焊的情况，从而降低了引弧效率，严重的会使焊条发热而融化并造成被焊工件缺陷，且电弧引燃后也容易熄灭。

因此，需要一种新的引弧控制方法及装置。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种引弧控制方法及装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供一种引弧控制方法，用于手工电弧焊，包括：

判断所述手工电弧焊的当前引弧是否处于预定时间内；

当所述当前引弧非处于所述预定时间内时，采用第一引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧；

当所述当前引弧处于所述预定时间内时，采用第二引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预定时间为上一次焊接过程结束后的一预定时间段。

在本公开的一种示例性实施例中，采用第一引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧包括：

焊机输出一第一空载电压；

当焊条与焊接工件接触时，所述焊机输出一第一电流；

当所述焊条离开所述焊接工件时，所述焊机输出一第二电流；

当所述当前引弧成功时，将所述第二电流转为焊接电流，进入焊接过程。

在本公开的一种示例性实施例中，采用第二引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧包括：

焊机输出一第二空载电压；

当所述焊条与所述焊接工件接触时，所述焊机输出一第三电流；

当所述当前引弧成功时，将所述第三电流转为焊接电流，进入焊接过程。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一空载电压小于所述第二空载电压，所述第一电流随着设定的焊接电流的变化而变化且所述第一电流小于所述第二电流。

根据本公开的一个方面，提供一种引弧控制装置，用于手工电弧焊，包括：

判断模块，用于判断所述手工电弧焊的当前引弧是否处于预定时间内；

第一引弧控制模块，用于当所述当前引弧非处于所述预定时间内时，采用第一引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧；

第二引弧控制模块，用于当所述当前引弧处于所述预定时间内时，采用第二引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预定时间为上一次焊接过程结束后的一预定时间段。

在本公开的一种示例性实施例中，第一引弧控制模块包括：

第一电压输出单元，用于焊机输出一第一空载电压；

第一电流输出单元，用于当焊条与焊接工件接触时，所述焊机输出一第一电流；

第二电流输出单元，用于当所述焊条离开所述焊接工件时，所述焊机输出一第二电流；

第一焊接电流转换单元，用于当所述当前引弧成功时，将所述第二电流转为焊接电流，进入焊接过程。

在本公开的一种示例性实施例中，第二引弧控制模块包括：

第二电压输出单元，用于焊机输出一第二空载电压；

第三电流输出单元，用于当所述焊条与所述焊接工件接触时，所述焊机输出一第三电流；

第二焊接电流转换单元，用于当所述当前引弧成功时，将所述第三电流转为焊接电流，进入焊接过程。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一空载电压小于所述第二空载电压，所述第一电流随着设定的焊接电流的变化而变化且所述第一电流小于所述第二电流。

本公开的引弧控制方法及装置，提高了手工电弧焊的引弧成功率，解决了引弧困难的难题，且引燃的电弧不容易熄灭，引弧时也不会发生焊条同工件粘焊的情况，同时，本发明实现简单，有利于推广。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性示出本公开示例实施方式中的一种引弧控制方法的流程图。

图2A示意性示出本公开示例实施方式中的第一引弧控制方式进行引弧的方法流程图。

图2B示意性示出本公开示例实施方式中的的第一引弧控制方式进行引弧的示意图。

图3A示意性示出本公开示例实施方式中的第二引弧控制方式进行引弧的方法流程图。

图3B示意性示出本公开示例实施方式中的第二引弧控制方式进行引弧的示意图。

图4示意性示出本公开示例实施方式中的现有技术中冷引弧控制方式的示意图。

图5示意性示出本公开示例实施方式中的引弧控制方法的示意图。

图6示意性示出本公开示例实施方式中的一种引弧控制装置的方框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

手工电弧焊是利用手工操纵焊条(或者电焊条)进行焊接的电弧焊方法，简称手弧焊。其以焊条和焊接工件(可以简称为焊件、工件)作为两个电极，被焊金属称为焊件或母材。焊条可以在交流或直流电源下使用。相应的，焊接电源分为两种，直流弧焊电源和交流弧焊电源。

在两电极间的气体介质中强烈而持久的放电现象称之为电弧，电弧放电时，一方面产生高温，同时产生强光，手弧焊就是利用电弧产生的高温熔化焊条和焊件，使两块分离的金属熔合在一起，从而获得牢固的接头。

电弧焊开始时，引燃焊接电弧的过程称为引弧。引弧是焊条电弧焊操作中最基本的动作。手工电弧焊引弧方法包括以下两类：第一类，不接触引弧，是指利用高频电压使电极末端与焊件间的气体导电产生电弧。焊条电弧焊很少采用这种方法；第二类，接触引弧，引弧时先使电极与焊件短路，再拉开电极引燃电弧。根据操作手法不同又可分为敲击法和划檫法两种。

其中敲击法引弧也叫直击法引弧，常用于比较困难的焊接位置，对工件污染较小。其是使焊条末端与焊件表面起焊处垂直地接触，当焊条末端与焊件的表面轻轻一碰，便迅速提起焊条并保持一定的距离，立即引燃了电弧。操作时焊工必须掌握好手腕上下动作的时间和距离，使电弧稳定燃烧。这种引弧方法的优点是不会使工件表面造成划伤缺欠，又不受工件表面的大小及工件形状的限制，所以是正式生产时采用的主要引弧方法。缺点是受焊条端部的状况限制，引弧成功率低，焊条与工件往往要碰击几次才能使电弧引燃和稳定燃烧，操作不易掌握。敲击时如果用力过猛，药皮容易脱落，操作不当还容易使焊条粘于工件表面。

其中划擦法是先将焊条末端对准焊件，然后将焊条在焊件表面划擦一下，当电弧引燃后趁金属还没有开始大量熔化的一瞬间，立即使焊条末端与被焊表面的距离维持在一定的距离，并使之稳定燃烧。如果发生焊条和焊件粘在一起时，就应立即将焊钳放松，使焊接回路断开，待焊条稍冷后再拆下。采用划擦法引弧时，如果操作时焊条上拉太快或提得太高，都不能引燃电弧或电弧只燃烧一瞬间就熄灭。相反，动作太慢则可能使得焊条与焊件粘在一起，造成焊接回路短路。引弧时如果焊条粘住焊件，应立即将焊钳放松。若短路时间过长，短路电流过大会使电焊机烧坏。

本示例实施方式中首先提供了一种引弧控制方法，可以应用于手工电弧焊，如图1，所述引弧控制方法，可以包括：

在步骤S10中、等待引弧。

在示例性实施例中，所述方法还可以包括：第一次引弧时采用第一引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧。例如，所述第一引弧控制方式可以为冷引弧。当第一次采用冷引弧引弧成功后，进行焊接，焊接结束后，等待下一次引弧。

在步骤S20、判断所述手工电弧焊的当前引弧是否处于预定时间内；当所述当前引弧非处于所述预定时间内时，进入步骤S30；当所述当前引弧处于所述预定时间内时，跳转到步骤S40。

在示例性实施例中，所述预定时间为上一次焊接过程结束后的一预定时间段。例如，所述预定时间段可以大概为5秒左右，但本公开不限定于此，其是一个经验值，具体可以根据系统进行设置。

在步骤S30中、采用第一引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧。

在示例性实施例中，所述第一引弧控制方式可以为冷引弧。

在步骤S40中、采用第二引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧。

在示例性实施例中，所述第二引弧控制方式可以为热引弧。热引弧在焊接开始的调整阶段增大焊接电流，保证高质量起弧。对于较厚工件可采用热引弧。

在步骤S50中、引弧成功后，进行焊接。

在步骤S60中、焊接结束，跳回到步骤S10中继续等待下一次引弧。

本公开的引弧控制方法及装置，在等待引弧时，首先判断本次引弧是热引弧还是冷引弧，并根据不同的引弧方式采用不同的控制方式，从而提高了手工电弧焊的引弧成功率，解决了引弧困难的难题，且引燃的电弧不容易熄灭，引弧时也不会发生焊条同工件粘焊的情况，并能够焊接薄金属板、薄壳体和金属丝等细薄的工件，同时，本发明实现简单，有利于推广。

下面，将对本示例实施方式中的引弧控制方法的各步骤进行进一步的说明。

在步骤S10中，等待引弧。

在步骤S20中，判断所述手工电弧焊的当前引弧是否处于预定时间内；当所述当前引弧非处于所述预定时间内时，进入步骤S30；当所述当前引弧处于所述预定时间内时，跳转到步骤S40。

在步骤S30中，采用第一引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧。

在本公开示例实施方式中，如图2A所示，采用第一引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧可以包括：

在步骤S310中、焊机输出一第一空载电压。

在示例性实施例中，所述第一空载电压是焊接电源输出的一低空载电压。正常情况下空载电压一般可以为70V左右，这里的低空载电压可以设置为小于30V。在一实施例中，所述低空载电压的取值在15V-30V范围内比较合适，但本公开不限定于此。

在步骤S320中、判断焊条是否与焊接工件接触；当焊条与焊接工件接触时，进入步骤S330；当焊条还未与焊接工件接触时，跳回到步骤S310。

在步骤S330中、所述焊机输出一第一电流。

在示例性实施例中，所述第一电流为所述焊机输出的一恒流小电流。其中，所述恒流小电流由焊接电源输出。一般的，手工焊条焊接的最小电流需要大于50A，所以可以设置这里的所述恒流小电流小于50A。在一实施例中，所述恒流小电流的取值在10A-40A范围比较合适，但本公开不限定于此。

在步骤S340中、判断所述焊条是否离开所述焊接工件；当所述焊条离开所述焊接工件时，进入步骤S350；当所述焊条还未离开所述焊接工件时，跳回到步骤S330。

在步骤S350中、所述焊机输出一第二电流。

在示例性实施例中，所述第二电流为所述焊机输出的一大电流。所述第二电流大于所述第一电流。

例如，所述第二电流的最小值应该在400A左右，但本公开不限定于此。这里可以通过首先把焊机输出开到最大，然后让电流逐渐增加到一个比较大的值。

在步骤S360中、判断当前引弧是否成功；当引弧成功时，进入步骤S360；当当前引弧未成功时，跳回到步骤S310。

在步骤S370中、将所述第二电流转为焊接电流，进入焊接过程。

例如，参考图2B示意性示出本公开示例实施方式中的的第一引弧控制方式进行引弧的示意图。冷引弧时，所述焊机首先给定一低空载电压，在焊条1下压与焊接工件2接触的过程中，输出一小电流，该小电流可以随着设定的焊接电流的变化而变化(例如，该小电流与设定的焊接电流呈线性关系或者分段的线性函数，或者，还可以用查数据表的方式)，但该小电流不会让焊条1与焊接工件2发生粘连。在提拉或划擦过程中(即焊条1离开焊接工件2时)，为了保证产生的电弧不被拉断，输出一个大电流，该大电流比焊接过程设定的焊接电流大，产生高温电弧，让电弧迅速加热焊条。此时焊条1受力向上，不会使焊条1与焊接工件2发生粘连。

其中，焊接过程设定的焊接电流取决于焊接材料的厚度、焊条规格、焊接结构、焊条型号、直径、焊工熟练程度等因素。

在步骤S40中，采用第二引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧。

在本公开示例实施方式中，如图3A所示，可以包括：

在步骤S410中、焊机输出一第二空载电压。

在示例性实施例中，所述第二空载电压为一高空载电压。所述第二空载电压大于所述第一空载电压。例如，所述高空载电压可以为70V左右，但本公开不限定于此。

在步骤S420中、判断焊条是否与焊接工件接触；当焊条与焊接工件接触时，进入步骤S430；当焊条还未与焊接工件接触时，跳回到步骤S410。

在步骤S430中、所述焊机输出一第三电流。

在示例性实施例中，所述第三电流为所述焊机输出的一大电流。在一实施例中，所述第二电流可以等于所述第三电流，但本公开对此不作限定。

在步骤S440中、判断当前引弧是否成功；当引弧成功时，进入步骤S450；当当前引弧未成功时，跳回到步骤S430。

在步骤S450中、将所述第三电流转为焊接电流，进入焊接过程。

参考图3B示意性示出本公开示例实施方式中的第二引弧控制方式进行引弧的示意图。热引弧时，在焊接结束后的一预定时间段内再次引弧被认为是热引弧，该预定时间段为一经验值。当进行热引弧时，为了保证能够迅速起弧，本公开实施例中当焊条1和焊接工件2接触时，热引弧采用高空载电压的大电流引弧方式，如图3B所示。如果在焊接结束后等待超过热引弧时间即所述预定时间段，则进行图2B所示的冷引弧控制方法。

图4示意性示出本公开示例实施方式中的现有技术中冷引弧控制方式的示意图。手工电弧焊引弧时，焊条1往焊接工件2方向与焊接工件2接触，发生接触时，焊接电源输出一较大的电流，使焊条1与焊接工件2产生电弧，此时掌握好焊条1与焊接工件2的距离，例如维持在2-4mm之间，便能成功引弧。但是在冷引弧时，当起弧后焊条1与焊接工件2的距离掌握不好，起弧后继续下压焊条1，极易使电弧熄灭导致焊条1与焊接工件2发生粘连，使焊条1不能轻易从焊接工件2上拿下，此时需要把焊钳拿下以防焊接电源的电流的连续输出。这样严重影响了手工电弧焊的引弧效率。

为了解决上述问题，在冷引弧中，焊条1与焊接工件2接触时采用一个比较小的电流，这个电流不会使焊条1因为发热与焊接工件2发生粘连，在焊条1拉起离开焊接工件2并产生电弧的过程中，迅速增大电流输出，让焊条1与焊接工件2间的电弧迅速增大，提高引弧的成功率，参考上述图2B所示。

在步骤S50中、进行焊接。

在步骤S60中、焊接结束，跳回到步骤S10中继续等待下一次引弧。

图5示意性示出本公开示例实施方式中的引弧控制方法的示意图。

其中图5的给定参数是为了实现焊机能够输出不同的电流电压而对应的一个设定值，在焊接阶段以及高空载电压阶段给定参数对应的是一个电流量，在低空载电压阶段(即阶段0)对应的是一个电压量。在一实施例中，该给定参数可以由PWM给定(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)；图5中的输出电压指的是焊机正负极输出的电压，输出电流指的是通过焊机正负极的电流。

参考图5所示，显示了0-6个阶段。下面对其分别进行说明。

阶段0：为了使焊条1与焊接工件2接触时不发生粘连，采用一个较小的恒压(低空载电压)控制，让焊机中的功率器件例如IGBT导通角较小。

阶段1：焊条1与焊接工件2接触，没有提拉时，此时没有电弧产生。在一实施例中，可以恒流控制输出一个较小的电流，该电流不会使焊条1与焊接工件2粘连，也不会产生大量的热。

阶段2：焊条1提拉过程，此过程为阶段1和阶段3之间的过渡，当检测到输出电流减小或者输出电压增大或者两者同时存在时，说明输出已经分离，同时会形成火花放电。

阶段3：为了不让阶段2放电形成的小火花熄灭，此时开始增大焊接电源的输出，让焊条1与焊接工件2间输出能量增大，迅速形成电弧。此过程可以是恒流控制输出一个大电流，也可以是恒压控制。

阶段4：上述阶段3形成的电流较大，为了使电流转为焊接电流，增加阶段4输出一个比阶段3小比阶段5大的电流，让电弧稳定燃烧一段时间转焊接。

上述阶段3是为了防止断弧而输出一个大的电流，因为一般焊接电流相对较小，所以这个大电流不能持续太长时间，在电弧引燃之后经过阶段4就进行向焊接过程(阶段5)的转换。阶段4就是这个过程，该过程能防止电弧引燃之后的断弧。

阶段5：焊接过程。

阶段6：焊接结束后输出一预设时间段的高空载电压的恒流输出，在阶段6内如果再次引弧，就不进行阶段0-阶段3，而直接进入到阶段4进行引弧；在阶段6时间内如果没有再次引弧，则进入到阶段0。

下述为本公开装置实施方式，可以用于执行本公开方法实施方式。对于公开装置实施方式中未披露的细节，请参照本公开方法实施方式。

本示例实施方式中还提供了一种引弧控制装置，可以用于手工电弧焊，如图6，所述引弧控制装置10可以包括判断模块110、第一引弧控制模块120和第二引弧控制模块130，其中：

判断模块110可用于判断所述手工电弧焊的当前引弧是否处于预定时间内。

在示例性实施例中，所述预定时间为上一次焊接过程结束后的一预定时间段。

第一引弧控制模块120可用于当所述当前引弧非处于所述预定时间内时，采用第一引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧。

在示例性实施例中，第一引弧控制模块120可以进一步包括：

第一电压输出单元，用于焊机输出一第一空载电压；

第一电流输出单元，用于当焊条与焊接工件接触时，所述焊机输出一第一电流；

第二电流输出单元，用于当所述焊条离开所述焊接工件时，所述焊机输出一第二电流；

第一焊接电流转换单元，用于当所述当前引弧成功时，将所述第二电流转为焊接电流，进入焊接过程。

第二引弧控制模块130可用于当所述当前引弧处于所述预定时间内时，采用第二引弧控制方式进行所述手工电弧焊的引弧。

在本公开的示例性实施例中，第二引弧控制模块130可以包括：

第二电压输出单元，用于焊机输出一第二空载电压；

第三电流输出单元，用于当所述焊条与所述焊接工件接触时，所述焊机输出一第三电流；

第二焊接电流转换单元，用于当所述当前引弧成功时，将所述第三电流转为焊接电流，进入焊接过程。

在本公开示例性实施例中，所述第一空载电压小于所述第二空载电压，所述第一电流随着设定的焊接电流的变化而变化且所述第一电流小于所述第二电流。

上述引弧控制装置中各模块的具体细节已经在对应的引弧控制方法中进行了详细的描述，因此此处不再赘述。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。