图2 FB21C闪光对焊机移动机架行进速度曲线

　　在唐钢酸洗线该焊机的PLC控制程序中，将移动机架的速度定义为如下函数式：

　　V(t) =V0•k•US/ U0+ S(k•US-UP) +f(Iref– IP) (公式2)

　　式中V0――速度设定系数(mm/s)(其值可在参数表中设定)

　　S--灵敏度系数(μm/s•V)，它是一个防止不起电弧和短路的安全系数(其值可在参数表中设定)

　　k――变压器的变压比

　　US――变压器副边电压(V)

　　UP――变压器原边电压(V)

　　U0――电网中的参考电压(V)

　　f――关于变压器原边电流(IP)与参考电流(Iref)的一个函数，只在持续闪光阶段有意义，初时闪光阶段被规定为零。

　　观察可知，这一函数式有如下三项： 速度项“V•k•US/ U0”。这是一个基本项，它的值与副边电压成正比 (有效功率对于副边电压为增函数，所以焊接速度也应对于副边电压为增函数)。速度设定系数在初始闪光结束时逐渐达到参数表中的设定值。

　　②灵敏度项“S(k•US- UP)”。这一项是短路与断路的趋向指示器。

　　它的值随着原边与副边电压的差值的变化而明显变化。当短路发生时，电压表测得的副边电压急剧下降，此项的值将变为一个绝对值较大的负值，导致移动机架的速度也成为负值，因此移动机架反方向移动，带钢头、尾间空气缝隙增大，空气电阻增大，于是又重新建立正常电路，短路被抵消。

　　注：短路是指在通电焊接时，带钢头、尾间的空气缝隙消失，头、尾直接接触在一起，导致电阻消失电弧熄灭的状态。

　　③电流项f(Iref– IP)。这一项只在持续闪光阶段有意义，是持续闪光阶段速度的主要贡献者。其中参考电流：

　　式中L为入口带钢与出口带钢的最小宽度(mm)，Icoeff是有关1米宽带钢的电流系数，其大小与带钢厚度相关，在参数表中给出。改变参数Icoeff也会影响持续闪光阶段电流的大小。

　　图3 电流控制原理图 3.2 闪光阶段移动机架位置的控制(位置控制模式)FB21C闪光对焊机在焊接的闪光阶段，可以采用速度控制模式，也可以采用位置控制模式。在位置控制模式下，移动机架前移的位置函数为：

　　式中xr――闪光过程中移动机架的行程(mm)

　　tr――闪光过程持续时间(s)

　　a ――闪光模式的曲线系数

　　闪光过程中移动机架的行程可以计算为xr=4*th ,闪光模式曲线系数a由下列计算公式获得：

　　闪光过程的持续时间可以计算为

　　式中thmin = 1.2mm

　　thmax = 6mm

　　thcoeff = 10 (experimental)

　　wdmin = 600mm

　　wdmax = 1625mm

　　wdcoeff = 4 (实验数据)

　　注：k(s)为带钢的焊接性能系数，通过实验可以确定其值。th是入口带钢与出口带钢的平均厚度,wd为入口带钢与出口带钢的最小宽度。(参考表1、表2)

　　表1 式中厚度与宽度的计算 数据 焊接性 厚度(mm) 宽度(mm) 入口带钢 Se the wde 出口带钢 Sx thx wdx 公式中的数据 S = (Se +Sx) /2 th = (the +thx) /2 wd = min(wde ,wdx)

　　表2 K(S)的取值 焊接性S 参考函数K(S) S < 25 0.00 25 • S < 30 0.50 30 • S < 35 1.00 35 • S < 40 1.50 40 • S < 45 2.00 45 • S < 99 2.50 3.3 顶锻控制顶锻阶段，移动机架产生一个很高的初速度，在顶锻结束时无弹性急停。顶锻距离可在参数表中读取。

　　闪光对焊的顶锻过程分为为无电顶锻和有电顶锻，FB21C型闪光对焊机采用无电顶锻，是为了在焊接区域结晶时依然保持压力，有利于增加焊缝强度。

　　顶锻结束位置=闪光结束位置+顶锻距离*惯性系数

　　惯性系数是一个关于带钢厚度的函数。当移动机架达到顶锻结束位置或动作超时时(150ms)，移动机架都会停止动作。 4 结语唐钢二酸洗线采用的FB21C型闪光对焊机是一种比较典型的闪光对焊机，其采用小电压、大电流的焊接方式，在闪光阶段的控制上采用移动机架的速度控制和位置控制两种模式，控制方式简单、稳定、可靠，有利于连续闪光。

　　在闪光时加入了灵敏度的控制项，有效的防止了短路的发生，大大提高了设备的可靠性。

　　在顶锻阶段采用移动机架位置控制方法，可使液压系统快速、精准的完成顶锻动作。

　　FB21C型闪光对焊机性能稳定可靠, 具有较好的焊缝质量;自2006年调试结束后，其焊缝断带率月均低于0.05%，2008年大多数月份无焊缝断带现象发生,保证了酸洗生产线的连续稳定运行。

　　参考文献

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