(4) 电弧高度跟踪焊接实验；对直流焊接时，不同的焊接速度下，电弧高度变化的情况。

第二章  基于对电弧长度控制的TIG焊接系统的建立

在焊接过程中，焊接电弧的长度因为焊缝间隙宽窄以及坡口大小的改变而改变，熔池溢流和电弧的摆动等也都会引起电弧长度的改变，由于电弧长度变化会导致焊接电流以及电弧电压发生变化，并且会严重影响焊接质量[13]。在焊条电弧焊中，电弧长度的控制主要是通过人工的观察，工人根据自己的焊接经验手工进行弧长的调整[14]。而TIG焊是全自动焊接方法，只有对电弧的弧长进行控制，才能使焊接质量得到保证的前提下提高生产效率，在TIG焊焊接过程，在焊接过程中工件的表面未必平整，容易造成焊接电弧高度不稳定甚至产生熄弧现象，因此电弧高度的控制是焊接控制系统的核心[15]。

2。1 弧长稳定模型及调节机理研究

电弧长度长是用长度来度量的，但由于电弧长度检测不方便，通常采用弧压调节方式来间接控制。如下图2-1，TIG焊焊接时使用的是下降外特性的弧焊电源，虽然焊接过程中电弧长度变化，但焊接电流不会变化。依据国标的相关规定，工作部分的TIG焊弧焊电源的外特性曲线斜率应>7V/100A 。如图2-2，根据文献[16]可以得出，非熔化极惰性气体保护焊的电弧长度随电弧电压变化而变化，如果电流增大到一定程度后，电弧电压与电弧长度之间有正比例关系。

1。陡降外特性2。缓降外特性3。电弧静特性4。电弧静特性

图2-1 TIG焊接电源静外特性曲线

图2-2 非熔化极惰性气体保护焊的电弧长度与电弧电压的关系

文献[18]对TIG焊焊接电源的静特性进行了一系列研究，发现如果旋转电弧的旋转半径固定时，TIG焊的电弧电压与电弧长度呈现的是正比例关系，即

U=KH+b                          （2。1）

公式中的U代表电弧电压，H代表电弧长度，K和 b是电源、钨极形态的固定参数。

因为k，b为固定的参数，所以当电弧电压稳定时，电弧长度就相对稳定，焊缝成形性较好。

由式2。1可知：H电弧长度由U电弧电压决定，并且当弧长一定是对应的一会反馈一个固定的电弧电压值。当弧长变长，使电弧长度向不利于焊接正常进行的方向发展，可能导致发生熄弧，焊缝金属下塌或溢流等恶劣现象。

因此，本文设计一种通过对电弧电压监控、反馈，控制伺服电机的升降，从而控制电弧长度的系统。TIG焊的弧长调节过程如图2-3所示。

图2-3 TIG焊的弧长调节过程

假定由于摆动或者干扰引起弧长变长，此时焊接电流保持不变，焊接电压增大，此时伺服电机接收到弧压反馈的信号迅速调整焊枪位置，使焊枪下移最终达到弧长减小直到稳定；反之，当因摆动或者干扰引起弧长变短时，此时焊接电流保持不变，焊接电压减小，此时伺服电机接收到弧压反馈的信号迅速调整焊枪位置，使焊枪上移最终达到弧长增大直到稳定[17]。

2。2 弧长控制系统设计论文网

TIG焊弧长控制系统的基础是以伺服电机移动来补偿焊接电弧的变化。因此，弧长控制技术的关键点是，在焊接过程中电弧长度的检测及伺服电机驱动控制系统的设计[19]。

对电弧长度的控制往往不能直接用在电路控制系统中，为了实现方便使用，我们采用间接测量的方法。采用弧压反馈的技术，当弧长发生变化，此时通过检测弧压来检测弧长把采到的电压信号处理后，作为控制信号对伺服电机进行控制，实现对弧长补偿控制。