焊接过程控制完整可编辑版
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等速送丝调节系统适合于细丝焊配合平特 性电源（典型应用是细丝CO2焊）。
（四）电弧自身调节的静态误差
1．定义：弧长波动经调节后产生新的稳定工作点， 新、旧稳定工作点之差为静态误差。
2．静态误差产生的原因 ① 等熔化速度曲线的移动: 主要是焊炬高度发生变 化，导致l干变化，引起曲线移动。 ② 电源外特性曲线改变: 网压变化，导致电源外特 性变化。
U
Umin U Umax
vfmin
vf
vfmax
I
（六）小结
1．电弧自身调节系统特点
① 等速送丝；② 通过改变vm，调节弧长（vm=ki I－ku U； 长弧时vm=ki I）。
2．调节静特性曲线方程
① 获得 vf=vm vm=ki I－ ku U
② 物理意义
I=vf / ki +（ ku / ki ）U
全位置焊接，在不同空间段，转换不同的焊 接参数（包括I、V、v及脉冲焊的脉冲频率等）。
第二章 电弧焊电弧调节原理
一．电弧调节的目的 通过对电弧（长度）的调节控制，达
到控制焊接参数（I，U）稳定的目的。
二．电弧稳定的影响因素 1. 电弧静态工作点：电弧处于某一相
对稳定状态时，由I、U构成的工作点。
2. 电弧静态工作点确定：由焊接电源 的外特性与电弧的伏安特性（静特性） 的交点确定。
焊接过程控制
第一章 绪 论
一. 课程背景 “焊接过程控制” 就是在焊接过
程中，对影响焊接过程的各种要素进行 控制，以达到获得合格焊接质量的目的。
“焊接工艺”的后续课程
参考书：《电弧焊》
《焊接方法及设备 》
《压力焊 》
二. 课程内容 主要包括 以下几方面： ① 焊接参数控制； ② 焊接质量控制； ③ 焊接程序控制。
② 曲线关系式
由 vf=vm vm= ki I－ ku U
A U
vf一定
B
得 I= vf / ki+（ ku/ ki）U C
I
③ 曲线物理意义
a 等熔化速度曲线
b 稳定工作点曲线
c 影响曲线的因素
长弧焊时：I= vf / ki
曲线位置影响因素： φ ki 曲线右移
l干
ki 曲线左移
短弧焊时：ku较大，曲线为B点以下的形态。
U——调节电源外特性； I——调节送丝速度。
五．电弧电压（反馈）自动调节系统 （一）概述 （二）调节原理
调节过程： lc U ΔU（=U－Ug） vf lc
2．调节机理
V
V
vf＜vf/
O O/
I＜I/
I
O
O//
Fra Baidu bibliotek
O/
I I/ I//
I
3．调节灵敏度 ① 定义：单位弧长变化引起的熔化度速变化。 灵敏度=Δvm /Δl ② 影响因素 因vm=ki I Δvm=kiΔI Δvm/Δl=kiΔI/Δl 灵敏度与ki、ΔI有关。 a . φ ki 灵敏度
b. 缓降电源外特性 ΔI 灵敏度 ③ 结论
四．等速送丝调节系统（电弧自身调节系统）
（一）基本概念 电弧自身调节系统特点：焊接过程送丝速度不变。 电弧（弧长）稳定的基本条件：
vf= vm
电弧自身调节过程：电弧长度波动时，通过焊丝熔化速度 vm自动改变恢复弧长的调节过程。
vf 不变
l
vm
l
（二）等速送丝调节系统静特性
1．焊丝的熔化特性 焊接参数与焊丝熔化速度关系：
V 电源外特性
电弧静特性
I
3.静态工作点稳定的影响因素 1）电源外特性变化影响
O/ O O//
2）电弧静特性变化影响
O O1
原因包括：送丝速度不稳；焊炬变化
三．电弧自动调节（稳定）基本方法
1．电网波动的自动补偿 焊接电源网压波动自动补偿功能（如SCR焊 机，逆变焊机）。焊机的技术指标之一。
2．电弧长度自动调节 当弧长因随机干扰发生变化时，控制系统 自动使弧长恢复，达到稳定弧长的目的。 电弧长度自动调节主要采取两种形式： ①电弧自身调节方式； ②电弧电压自动调节方式。
a 等熔化速度曲线；
b 稳定工作点曲线。
3．调节机理
lc变化 I变化 vm 产生恢复速度。 （Δl ΔI Δvm 恢复）。 4．调节灵敏度（涉及电源外特性选择）
① 灵敏度=Δvm /Δl=kiΔI /Δl （适合平特性；φ＜2mm）。 ② 静态误差：平特性时较小。
5．规范参数调节（典型的细丝CO2焊）
1．焊接参数控制 在焊接过程中，通过控制（稳
定 ）焊接参数控制焊接质量。
对于弧焊主要焊接参数包括：
I——焊接电流； U——焊接电压（电弧电压）； v——焊接速度。
对于电阻点焊主要焊接参数包括：
I——焊接电流； t——焊接时间 ； F——电极力。
例一：
当电网电压发生变化时，某些焊接 电源输出的焊接参数（I、V、v）则可能 发生改变。
④ 曲线的实际获得
实验原理： 电弧稳定工作点（I、U）由电源外特性和电
弧自身调节静特性曲线的交点确定。 实验方法： 首先确定vf，然后改变外特性，在各种外特性
的情况下，实测电弧的I、U值。
外特性
调节特性
O 伏安特性
（三）电弧的自身调节作用
1．概念
电弧自身调节作用：电弧受到干扰时，
工作点会不断偏离稳定工作点，但电弧具有 自动回到稳定工作点的能力。
V
V
OO/ O//
I
O
I
3．减少静态误差的措施 主要采取缓降电源外特性： ① 可减小等熔化特性曲线变化产生 的静态误差。 ② 可减小电源外特性变化产生的静态 误差。 4．静态误差与动态偏差
（五）等速送丝调节系统规范调节方法 等速送丝调节系统： 平特性电源 +（垂直）等熔化速度曲线。 参数调节：U——调节电源外特性； I——调节送丝速度（vf）， 即移动等熔化速度曲线。
vm=ki I－ku U vm随I增加而增加，随U增加而减小。 式中：ki为vm / I比例系数，与ρ、φ、l干有关：
ρ、l干 ki （电阻热增加） φ ki （电流密度减小） ku为vm / U比例系数，与弧长及电场强度有关。
2．电弧自身调节静特性曲线
① 定义：送丝速度vf一定条件下，稳定 电弧的I与U的关系曲线。
例二：
当焊道状态发生变化时，也会引起 焊接参数的变化
2．焊接质量控制 以达到焊接质量标准为控制目标。
例：需要实时调整焊接参数才能保证焊接质量。
窄
宽
3．焊接程序控制 自动化焊接设备的程序自动控制的功能。
例一： 气体保护焊设备：提前送气、引弧、焊接、
停止焊接及滞后断气的程序控制 例二：
火焰、等离子弧及激光数控切割设备：按预 先编程的轨迹运动的功能。 例三：
（四）电弧自身调节的静态误差
1．定义：弧长波动经调节后产生新的稳定工作点， 新、旧稳定工作点之差为静态误差。
2．静态误差产生的原因 ① 等熔化速度曲线的移动: 主要是焊炬高度发生变 化，导致l干变化，引起曲线移动。 ② 电源外特性曲线改变: 网压变化，导致电源外特 性变化。
U
Umin U Umax
vfmin
vf
vfmax
I
（六）小结
1．电弧自身调节系统特点
① 等速送丝；② 通过改变vm，调节弧长（vm=ki I－ku U； 长弧时vm=ki I）。
2．调节静特性曲线方程
① 获得 vf=vm vm=ki I－ ku U
② 物理意义
I=vf / ki +（ ku / ki ）U
全位置焊接，在不同空间段，转换不同的焊 接参数（包括I、V、v及脉冲焊的脉冲频率等）。
第二章 电弧焊电弧调节原理
一．电弧调节的目的 通过对电弧（长度）的调节控制，达
到控制焊接参数（I，U）稳定的目的。
二．电弧稳定的影响因素 1. 电弧静态工作点：电弧处于某一相
对稳定状态时，由I、U构成的工作点。
2. 电弧静态工作点确定：由焊接电源 的外特性与电弧的伏安特性（静特性） 的交点确定。
焊接过程控制
第一章 绪 论
一. 课程背景 “焊接过程控制” 就是在焊接过
程中，对影响焊接过程的各种要素进行 控制，以达到获得合格焊接质量的目的。
“焊接工艺”的后续课程
参考书：《电弧焊》
《焊接方法及设备 》
《压力焊 》
二. 课程内容 主要包括 以下几方面： ① 焊接参数控制； ② 焊接质量控制； ③ 焊接程序控制。
② 曲线关系式
由 vf=vm vm= ki I－ ku U
A U
vf一定
B
得 I= vf / ki+（ ku/ ki）U C
I
③ 曲线物理意义
a 等熔化速度曲线
b 稳定工作点曲线
c 影响曲线的因素
长弧焊时：I= vf / ki
曲线位置影响因素： φ ki 曲线右移
l干
ki 曲线左移
短弧焊时：ku较大，曲线为B点以下的形态。
U——调节电源外特性； I——调节送丝速度。
五．电弧电压（反馈）自动调节系统 （一）概述 （二）调节原理
调节过程： lc U ΔU（=U－Ug） vf lc
2．调节机理
V
V
vf＜vf/
O O/
I＜I/
I
O
O//
Fra Baidu bibliotek
O/
I I/ I//
I
3．调节灵敏度 ① 定义：单位弧长变化引起的熔化度速变化。 灵敏度=Δvm /Δl ② 影响因素 因vm=ki I Δvm=kiΔI Δvm/Δl=kiΔI/Δl 灵敏度与ki、ΔI有关。 a . φ ki 灵敏度
b. 缓降电源外特性 ΔI 灵敏度 ③ 结论
四．等速送丝调节系统（电弧自身调节系统）
（一）基本概念 电弧自身调节系统特点：焊接过程送丝速度不变。 电弧（弧长）稳定的基本条件：
vf= vm
电弧自身调节过程：电弧长度波动时，通过焊丝熔化速度 vm自动改变恢复弧长的调节过程。
vf 不变
l
vm
l
（二）等速送丝调节系统静特性
1．焊丝的熔化特性 焊接参数与焊丝熔化速度关系：
V 电源外特性
电弧静特性
I
3.静态工作点稳定的影响因素 1）电源外特性变化影响
O/ O O//
2）电弧静特性变化影响
O O1
原因包括：送丝速度不稳；焊炬变化
三．电弧自动调节（稳定）基本方法
1．电网波动的自动补偿 焊接电源网压波动自动补偿功能（如SCR焊 机，逆变焊机）。焊机的技术指标之一。
2．电弧长度自动调节 当弧长因随机干扰发生变化时，控制系统 自动使弧长恢复，达到稳定弧长的目的。 电弧长度自动调节主要采取两种形式： ①电弧自身调节方式； ②电弧电压自动调节方式。
a 等熔化速度曲线；
b 稳定工作点曲线。
3．调节机理
lc变化 I变化 vm 产生恢复速度。 （Δl ΔI Δvm 恢复）。 4．调节灵敏度（涉及电源外特性选择）
① 灵敏度=Δvm /Δl=kiΔI /Δl （适合平特性；φ＜2mm）。 ② 静态误差：平特性时较小。
5．规范参数调节（典型的细丝CO2焊）
1．焊接参数控制 在焊接过程中，通过控制（稳
定 ）焊接参数控制焊接质量。
对于弧焊主要焊接参数包括：
I——焊接电流； U——焊接电压（电弧电压）； v——焊接速度。
对于电阻点焊主要焊接参数包括：
I——焊接电流； t——焊接时间 ； F——电极力。
例一：
当电网电压发生变化时，某些焊接 电源输出的焊接参数（I、V、v）则可能 发生改变。
④ 曲线的实际获得
实验原理： 电弧稳定工作点（I、U）由电源外特性和电
弧自身调节静特性曲线的交点确定。 实验方法： 首先确定vf，然后改变外特性，在各种外特性
的情况下，实测电弧的I、U值。
外特性
调节特性
O 伏安特性
（三）电弧的自身调节作用
1．概念
电弧自身调节作用：电弧受到干扰时，
工作点会不断偏离稳定工作点，但电弧具有 自动回到稳定工作点的能力。
V
V
OO/ O//
I
O
I
3．减少静态误差的措施 主要采取缓降电源外特性： ① 可减小等熔化特性曲线变化产生 的静态误差。 ② 可减小电源外特性变化产生的静态 误差。 4．静态误差与动态偏差
（五）等速送丝调节系统规范调节方法 等速送丝调节系统： 平特性电源 +（垂直）等熔化速度曲线。 参数调节：U——调节电源外特性； I——调节送丝速度（vf）， 即移动等熔化速度曲线。
vm=ki I－ku U vm随I增加而增加，随U增加而减小。 式中：ki为vm / I比例系数，与ρ、φ、l干有关：
ρ、l干 ki （电阻热增加） φ ki （电流密度减小） ku为vm / U比例系数，与弧长及电场强度有关。
2．电弧自身调节静特性曲线
① 定义：送丝速度vf一定条件下，稳定 电弧的I与U的关系曲线。
例二：
当焊道状态发生变化时，也会引起 焊接参数的变化
2．焊接质量控制 以达到焊接质量标准为控制目标。
例：需要实时调整焊接参数才能保证焊接质量。
窄
宽
3．焊接程序控制 自动化焊接设备的程序自动控制的功能。
例一： 气体保护焊设备：提前送气、引弧、焊接、
停止焊接及滞后断气的程序控制 例二：
火焰、等离子弧及激光数控切割设备：按预 先编程的轨迹运动的功能。 例三：