随着电力电子技术的发展,高速数字信号处理技术和现代控制技术的实现,数字化焊机的实现成为可能。本文针对广泛使用的CO₂焊接,对其焊接原理和焊接过程进行了深入分析,提出了一套基于CO₂短路过渡的数字化焊接的整体方案,并进行了硬件设计,分析了焊接的控制过程和控制算法。短路过渡的CO₂焊接存在飞溅大和焊接成型差两大问题。传统的晶闸管焊机是采用平特性电源输出回路串联铁磁电感来解决这两个问题。但这种方式难以满足短路过渡CO₂焊接在不同焊接规范下的工艺要求。本文讨论的CO₂焊接系统的功率电路采用IGBT全桥式逆变电路,DSP作为控制电路的核心,控制算法采用常用的DIP控制,通过选用适合的控制参数可以改善系统的性能、减少焊接飞溅。本文分析弧焊的基本原理和弧焊的静特性和动特性,深入分析了短路过渡的CO₂焊接中的飞溅问题,以及飞溅的成因。在此基础上提出一套CO₂数字化焊机的硬件整体设计方案,设计了功率变换电路、设计了以DSP核心的控制电路以及PWM增幅电路、电压反馈电路和电流反馈电路。最后,建立CO₂焊接的物理模型并进行分析,并阐述了利用PID的控制原理对CO₂短路过渡的电流和电压波形进行控制的方法。本文对数字化CO₂气体保护焊系统进行了探索性研究,这对焊接机器人的进一步研究提供了基础。