U-I模式脉冲MAG焊脉冲参数对熔滴过渡影响规律

研制了一种以80C196KC16位单片机为核心,采用U-I模式控制的逆变熔化极脉冲气体保护焊机.通过采集焊接过程中的电弧电压和电流信号,在峰值期间保持电压恒定,在基值期间保持电流恒定,脉冲参数依据一个脉冲过渡一个熔滴的原则选取.在焊接过程中脉冲频率保持不变,通过峰值电流的变化来实现弧长调节.结果表明,该系统工作稳定,焊机具有良好的焊接工艺性能.     

基于快速原型开发平台的铝合金脉冲MIG焊弧长控制

针对铝合金脉冲MIG焊接过程中电弧不稳定的情况,采用快速原型脉冲MIG焊电源开发平台进行弧长控制,并采用调节脉冲占空比和脉冲频率弧长控制方案,以平均电弧电压变化为反馈信号,设计了脉冲MIG焊电源开发平台过程的控制模块,进行铝合金脉冲MIG焊弧长的实时控制试验。结果表明,该控制系统具有良好的动态性能、抗干扰性能和稳态精度,可以快速、有效地控制弧长,焊接过程稳定,焊缝成形良好。     

铝脉冲MIG焊亚射流过渡的自适应控制

针对铝脉冲MIG焊亚射流过渡区范围窄,不易控制的特点,提出了铝脉冲MIG焊亚射流过渡自适应控制思想.在所提出的控制思想中,设计了一个亚射流过渡区域,设置了该区域的电弧电压的上下限,电源根据电弧电压值来确定电弧电流的大小,自动将电弧的电流、电压控制在亚射流过渡区内,自动适应送丝速度的变化及弧长的波动.根据此控制思想,对于直径1.6 mm的铝焊丝选择此电压上下限的范围在14.5～22 V之间,选择焊接电流在30～235 A之间.所进行的脉冲焊接试验及高速摄像证明了对亚射流过渡过程的控制,得到了成形良好的焊缝,也较好地避免了焊接缺陷的产生.     

基于ARM控制的脉冲MIG焊机研究

将ARM芯片STM32F407做简单的外围电路扩展作为控制核心,利用UC3846芯片产生的驱动信号对全桥软开关逆变主电路进行驱动,设计了一台脉冲MIG焊机。该焊机基于等速送丝和电弧电压反馈调节占空比的方式实现了焊接过程的弧长控制,具有过载、过热和过欠压保护等基本功能,数字化界面具有参数调节方便的特点。焊接工艺试验结果表明,通过电流与电压双闭环控制方式设计的脉冲MIG焊机具有较好的弧长调节能力,焊缝质量可以满足焊接要求。     

单电源双丝脉冲MIG焊交替燃弧的电弧行为

搭建了单电源并联并列式双丝脉冲MIG焊接工艺试验系统,在试验过程中采集了双路焊接电流及电压信号,并对焊接过程中的电弧行为与熔滴过渡过程进行了同步拍摄.应用上述试验系统,在实现稳定焊接过程的基础上,分别研究了焊丝间距,电弧电压两个因素对单电源并联并列式双丝脉冲MIG焊交替燃弧过程的影响.结果表明,随着焊丝间距增加,电弧电压增大,交替燃弧频率减小,交替现象显著.焊接过程中产生的带电粒子的行为方式是交替燃弧现象的重要影响因素.     

基于脉冲电流参数的铝合金脉冲MIG焊过程控制

铝合金脉冲MIG焊弧长稳定性直接影响焊接过程稳定性及焊缝成形,为使其焊接过程稳定,获得高质量焊缝,通过焊接工艺试验研究了脉冲电流参数变化对弧长稳定性的影响规律,建立了铝合金脉冲MIG焊弧长与脉冲电流参数间的动态变化数学模型,并利用Matlab/Simulink软件进行了弧长对脉冲电流占空比、脉冲电流频率变化的动态响应仿真分析,同时进行了控制脉冲电流占空比、频率来稳定弧长的平板堆焊工艺试验研究.结果表明,所建立的数学模型能很好地反映铝合金脉冲MIG焊过程,通过调节脉冲电流占空比、频率参数可实现铝合金脉冲MIG焊稳定焊接,获得成形美观的焊缝.     

高气压环境下脉冲MIG焊频率优化改善电弧稳定性的研究

对比分析不同压力环境下焊缝宏观图及相应焊接过程的电流、电压信号,并在此基础上分析了电流电压波形图、U-I图和概率密度图,探索脉冲频率对高气压环境下焊接电弧稳定性的影响。试验证实,压力环境下通过提高脉冲频率来补偿电弧弧柱区的能量损失,形成良好的焊接质量方法的可行性。试验证明,在0.3 MPa的压力下,脉冲频率提高到220 Hz,在0.5 MPa的压力下,脉冲频率提高到250 Hz,能够明显改善电弧燃烧的稳定性;实现稳定的焊接过程。为高气压环境下焊接工艺的改进提供有效的理论依据。     

一般问题

20106014CO2焊接弧长控制模型/严春妍…//焊接学报.-2005,26(6):69~72通过对CO2焊接的弧长控制进行了研究,提出了通过同时调节送丝速度和弧焊电源输出电压来保证焊接弧长基本不变的方法。根据能量定律、欧姆定律等基本定律,以及电弧静特性、电弧物理特性及焊缝成形基本原理,建立了CO2焊接过程中电弧电压、电流等主要参数的数学模型。试验     

斜特性式脉冲CO2焊电源自适应控制方法

在脉冲CO2焊设备采用恒流控制电流波形时,其外特性也就变为恒流特性,这样就需要在恒流闭环控制CO2焊脉冲电流波形的基础上采用相应措施,来保证CO2焊电源具有足够的电弧电压自动调节性能.从电弧能量控制的角度,研究了通过控制CO2焊燃弧过程峰值电流时间的途径来闭环自动调节脉冲CO2焊电弧电压的斜特性式控制方法;提出了以脉冲式CO2焊逆变电源外特性斜率为判据的控制算法,使脉冲CO2焊电源输出外特性斜率可调.结果表明,斜特性脉冲CO2焊电源能在焊接过程中自适应调节电弧电压,并可通过改变电源外特性斜率来定量调节电源对弧长的自动调节强度.     

脉冲MAG焊弧长稳定性模糊控制的研究

针对脉冲MAG焊焊接时的电弧稳定性控制,采用峰值电压反馈方式,基于PFM调节机理实现脉冲波形的调制,研究了以基值时间Tb为控制量、峰值电弧电压Uf为被控制量,以查表方式实现的模糊控制器.最后通过试验验证,在焊接过程中弧长变化时所设计的模糊控制器可保持电弧的稳定,从而保证焊接过程的稳定.     

基于PFM调节的脉冲MIG焊电弧调节机理分析

针对脉冲MIG焊电源弧长控制方面存在的问题,展开对脉冲MIG焊电弧自我调节机理以及在脉频调制(PFM)控制下的电弧调节机理的研究.建立了电弧弧长数学模型,分析了PFM双闭环电弧调节系统的工作原理,给出了PFM电流调节数学模型,并分析了非阻性焊丝和阻性焊丝PFM电弧控制机理及在电弧控制中存在的问题.从理论上推导出对于非阻性焊丝PFM电流调节可以获得更稳定的焊接效果,而对阻性焊丝CTWD固定时可获得稳定的焊接效果,在CTWD变化时无法获得满意的焊接效果.最后分别对阻性焊丝和非阻性焊丝进行PFM电弧调节阶跃试验,通过对试验结果分析,验证了上述理论推导.     

不同参数钢和铝TIG焊电弧光谱辐射分析

通过调整焊接参数,对不同焊接参数下(弧长、电流、气流量),钢(直流正接)和铝(直流反接)TIG焊电弧的光谱分布信息进行了采集,研究不同焊接参数下焊接电弧光谱信息的变化规律.结果表明,钢TIG焊过程中,不同谱段辐射强度会随弧长增加而增加,但在弧长较长时与较短时变化规律不同;其中线谱较少区域与弧长变化之间的线性度最好;辐射随焊接电流的增加成正比增加;在气流量较大时,随气流量变化不明显,气流量较小时存在明显影响.铝在TIG焊中,随弧长变化,光谱辐射强度没有明显变化;辐射随焊接电流的增加成正比增加;在气流量较大时随气流量变化不明显,气流量较小时存在明显影响.     

基于混合信号FPGA的脉冲MIG焊接电源数字控制系统

针对脉冲MIG焊中采用模拟电路控制方法时可靠性差、精度低、灵活性差、部分工艺区间的工艺效果不理想等缺点,设计了基于混合信号FPGA的数字控制系统,采用变基值时间的弧长控制策略,实现了脉冲电流的输出与焊接孤长的稳定控制.焊接结果表明,所设计的基于混合信号FPGA的脉冲MIG焊接电源系统动态响应快、可靠性高,焊接过程弧长稳定,焊缝质量较高.     

一种基于亚射流的PMIG焊电弧电压控制方法

针对熔化极脉冲氩弧焊(PMIG焊)主要采用恒流控制和等速送丝的焊接方式,提出了一种基于亚射流的PMIG焊电弧电压控制方法;其控制原理是对每个脉冲周期的平均电弧电压进行检测,当平均电弧电压在亚射流区域内,则完全依靠其在亚射流区域内固有的自身调节能力进行调节,当平均电弧电压超出亚射流区域后,在其它焊接参数不变的条件下,通过改变基值时间来改变脉冲周期内的平均电流值,从而改变焊丝熔化速度,提高电弧调节能力和抗扰动能力.结果表明,采用该控制方法可以显著改善焊接电弧的动态响应特性,有效抑制电弧电压的扰动,焊缝成形均匀一致.     

高频脉冲变极性焊接工艺性能研究

分析了高频脉冲电流对变极性焊接电弧特性、焊接工艺及焊缝性能的影响,试验结果表明,高频电流脉冲能够较大程度地压缩电弧等离子体、提高电弧轴向压力及电弧挺度,在相同焊接电流有效值的情况下,频率在5kHz以上的电流脉冲能将电弧力提高到普通变极性焊接的260%左右.同时高频脉冲电流能够提高变极性焊接的焊缝熔深,减小焊缝正面余高以及改善焊接效率.对于2219-T6时效强化铝合金而言,采用叠加10 kHz高频脉冲变极性焊接工艺,焊缝抗拉强度在未经任何焊后热处理的情况下能够达到300 MPa左右,相当于母材强度的67%.     

Realizing precision pulse TIG welding with arc length control and visual image sensing based weld detection

Methods of arc length control and risual image based weld detection for precision pulse TIG welding were investigated. With a particular all-hardware circuit, arc voltage during peak current stage is sampled and integrated to indicate arc length, deviation of are length and adjusting parameters are calculated and output to drive a step motor directly.According to the features of welding image grabbed with CCD camera, a special algorithm was developed to detect the central line of weld fast and accurately. Then an application system were established, whose static arc length error is 0. 1 mm with 20 A average current and 1 mm given arc length, static detection precision of weld is 0. 01 mm, processing time of each image is less than 120 ms. Precision pulse TIG welding of some given thin stainless steel components with complicated curved surface was successfully realized.     

焊接与切割设备的使用和维修(一)——电焊机分类及焊接电源的特性

介绍了电焊机的分类，焊接电弧的产生与特性及其对焊接电源静特性、动特性、空载电压、调节特性的要求，对电弧电压自动调节系统和电弧自身调节进行了分析说明，指出不同的焊接方法应选用不同静外特性的焊接电源。     

细丝CO2自动焊机的单片机智能控制系统

针对目前细丝ＣＯ２焊自动焊机焊接电流和电弧电压－之间存在非线性调节关系,利用人工调节很难使两者达到最佳匹配的难点,研究了一种以１６位８０Ｃ１９６ＫＣ数字单片机为核心器件,通过自主开发的软件自动实现电弧电压与焊接电流最传真匹配的智能控制系统。系统设计了旨在补偿电弧电压寻优过程中焊接电流念头的模糊控制器,同时采髟优选法自动对电弧电压进行夺电流值下的以实现最高短路过渡频率为目标的自寻优。     

HPVP-GTAW电弧力及焊接质量分析

分别以3种不同材质铝合金平板材料为试验对象,研究分析了复合超高频脉冲方波变极性钨极氩弧焊接(HPVP-GTAW)过程中电弧力的变化及其对焊缝成形特征和接头力学性能的影响.结果表明,与常规变极性氩弧焊工艺相比,脉冲方波电流的加入使得HPVP-GTAW电弧力显著增加,同时焊缝熔透率大幅提高,接头力学性能得到明显改善和提高;保持脉冲电流幅值和占空比基本不变,在10～80 kHz范围内,脉冲电流频率对焊接过程产生了重要影响,频率为40 kHz时,HPVP-GTAW电弧力和焊缝熔透率均达到最大,分别约为常规变极性焊接电弧的1.9倍和1.7倍.     

P-TIG横焊根部焊道单面焊双面成形影响因素

TIG横焊打底焊作为大型汽轮机焊接转子关键制造技术之一,国外有关公司将其作为Know-How进行严格的技术封锁。文中开展了焊接工艺参数（电弧电压、焊接电流、脉冲频率和送丝速度）对P-TIG横焊单面焊双面成形影响的试验研究。结果表明,焊接电流对根部焊道单面焊双面成形的熔透性起着决定性的作用,其次是电弧电压;脉冲频率对正面焊缝成形的影响较大,而且对于抑制熔池金属的下淌倾向具有良好的效果;送丝速度和电弧电压对背面焊缝成形影响较大,当焊接工艺参数较小时,背面焊缝不能够成形。