超声金属焊接双法兰结构声学系统设计

针对超声金属焊接声学系统需承载径向分力,而传统单法兰支承结构难以同时满足超声传递和结构刚度双重要求的问题,基于Ansys数值仿真与单因素实验相结合的方法,开展了超声金属焊接双法兰结构声学系统优化设计研究。首先,对声学系统进行分析,提出了一种声学系统双法兰支承方案;其次,进行法兰厚度尺寸对超声传递效率和支承结构刚度的影响规律研究;最后,通过实验对所设计的声学系统进行性能测试。结果表明:振动系统振幅放大倍数大于2.5,在满足焊接振幅要求的前提下,结构刚度大幅提高。通过仿真分析和实验,验证了双法兰结构的有效性,为超声金属焊接声学组件设计提供了新思路。     

基于超声跨态处理的焊接热循环试验

设计了基于超声跨态处理条件下的激光焊接热循环测试试验,分析超声振动对焊接过程的热影响表明,功率超声对焊接过程的热影响主要集中在声学效应、传热学效应及机械搅拌作用三个方面;研究了不同超声振动功率对焊接最高温度、加热速度、高温停留时间以及冷却时间等特征参数的影响规律,并结合功率超声对焊接过程的热影响分析对其本质原因进行了深入研究.结果表明,随超声功率的增加,焊接最高温度和高温停留时间均呈先降低后升高最后再降低的趋势,并且焊接最高温度在超声振动功率为1200 W左右达到最大值;升温时间呈持续增加的趋势,但不同超声功率所对应的增加速率各不相同,而冷却时间则保持减小趋势.     

锂电池极片超声波金属焊接机的设计

根据锂电池电极焊接工艺要求,提出了一种基于压电陶瓷纵向振动的机械结构形式,设计了一种全数字化控制的超声波金属焊接机电源系统.该电源系统采用移相PWM数字振幅控制、振幅阶梯输出、可编程的缓启动,自动焊头频率搜索及自动频率跟踪等技术.实际使用证明,该机能快速实现自动频率跟踪、精确振幅控制、完善故障保护.     

基于DSP控制的超声金属焊接电源

为了进一步提高超声金属焊接的可靠性与稳定性,针对现有模拟超声焊接电源频率跟踪性能差、焊接过程振幅不可调的缺陷,文中提出了基于数字信号处理器(DSP)控制的超声电源方案.通过采集压电换能器两端电压、电流相位差,利用增量式PI控制算法实现了焊接过程的频率跟踪;采用脉冲宽度调节的方式实现了焊接过程超声振幅大小的调节.结果表明,采用数字控制的超声电源,实现了焊接过程振幅的连续可调;负载突变时,0.32 ms时间内可以实现频率跟踪过程.     

Input electrical impedance as signature for nondestructive evaluation of weld quality during ultrasonic welding of plastics

As a wide applied joining process of plastics with long history, ultrasonic welding of plastics could be helped by newer technologies in sensing, pattern recognition, etc. to improve production rate and weld quality. This paper introduces a new concept which allows in situ monitoring of an ultrasonic welding process in real time and assessing the resulted weld quality right after the completion of the process. In the method, the input voltage and current of a welding machine are first probed and processed to obtain the input electrical impedance during the whole welding period. Because there are no changes of the dynamic properties of the welding machine and fixtures during the process, the detected waveforms of the real and imaginary part of the impedance directly reflect the thermo-mechanical behavior of the plastic work-pieces at the joining point. By recognizing the patterns of these waveforms, the joining quality could then be properly evaluated. This new concept and the accordingly derived nondestructive evaluation method were investigated experimentally. The results show that the input electrical impedance is an effective signature and that the built system evaluates bonding quality of welds effectively and efficiently.     

CO2焊接逆变电源-电弧系统的仿真

由于短路过渡CO2焊接电弧负载的非线性与时变性的特点，CO2焊接电源-电弧系统的研究与设计有其固有的难点。作者采用在控制领域最具影响的MATLAB软件，在对CO2焊接电弧建模、逆变电源-电弧系统建模的基础上，仿真了波形控制CO2焊接逆变电源-电弧系统的动态过程，并且在模拟示波器上输出了CO2焊接电弧的几个典型参数的动态波形。通过计算机仿真，提出了CO2焊接过程平衡长度的概念，揭示了焊接过程平衡长度的物理过程，CO2焊接过程平衡长度的变化范围必须是大于零、最大值是几毫米(具体值与焊接参数有关)的数量程度。给出了波形控制CO2焊接逆变电源-电弧系统的控制结构，通过仿真可以看出短路过渡CO2焊接逆变电源控制参数对系统的影响规律，辅助优化设计系统。     

Effect of edge preparation on the weldability of plastics in ultrasonic welding

The kinetic mechanism of the formation of welded joints with ‘preferential penetration’ and ‘preferential melting’ in ultrasonic welding of plastics is described. It is shown that the preparation of weld edges in ultrasonic welding of rigid plastics increases the welding speed.     

埋弧焊电弧超声激励及其热动力学效应

为研究电弧超声激励的一般规律和电弧超声的热力学与动力学效应，选择超声频段的高频激励源与常规工频埋弧焊电源进行电磁耦合，在燃弧过程中激励出电弧超声，并对声发射信号进行了频谱分析。采用大弧焊参数并分别施加不同的激励频率进行埋弧焊试验，对焊接试样的熔合区与热影响区形态进行观察，研究熔合区和热影响区在电弧超声影响下的形态变化规律，并据此对电弧超声的热力学和动力学效应进行了初步探讨。     

激光焊接过程多传感器信号调理电路的设计

介绍了一种激光焊接声、光信号采集与信号调理电路的设计原理，并结出了相应的电路图。试验表明：该采集电路能够正确采集激光焊接过程特征信号，并能有教反映焊接过程的变化．可以满足激光焊接过程实时监测的要求。     

Inverter power supply system for high-power twin-wire pulsed GMAW

A type of novel inverter power supply system for high-power twin-wire pulsed gas metal arc welding (GMAW) is presented mainly for dealing with the disadvantages of the conventional power supply for twin-wire pulsed GMAW of which the output power is generally difficult to increase due to limitations of the power of semiconductors and the power density of magnetic devices.In the power supplies for the master and slave arcs,the digital signal processor (DSP) TMS320F28335 is used to form the DSP-based synergic control system for parallel high-power pulsed GMA W,which achieves high-power output of two parallel inverters controlled by a single DSP;master-slave communication is achieved by using e controller area network (eCAN)module of DSP,thus realizing anti-phase pulse output of high-power twin-wire pulsed GMA W and reducing the interference between twin arcs.The experiment results demonstrate that the designed inverter power supply system for high-power twin-wire pulsed GMAW can bring about high-power efficiency of welding,stable welding process and proper formation of welds.     

智能化逆变弧焊电源控制策略现状及发展趋势

弧焊电源是整个焊接设备的核心,而弧焊电源的发展更决定了焊接领域的发展。其中弧焊电源控制的好坏,直接影响着弧焊电源中各参数的反应速度与效率,因此,弧焊电源的控制设计成为其重要环节。本文介绍了逆变弧焊电源的发展历史,重点论述了智能化逆变弧焊电源控制的现状,介绍了近年来在逆变弧焊电源技术中模糊控制、神经网络控制、视觉采样以及...     

铝合金点焊焊点超声回波信号特征与熔核直径测量方法

对铝合金点焊焊点进行了超声检测,分析了焊点各区域的超声回波信号特征,并用MATLAB设计了点焊焊点熔核直径的计算程序.该程序可通过两种方法来计算焊点熔核直径,一种是对超声A扫描信号处理,另一种是对B扫描图像进行处理.最后,将计算所得的焊点熔核直径值和熔核直径实测值对比.结果表明,采用超声回波信号法测量焊点熔核直径是可行...     

多功能数字化弧焊逆变电源人机交互系统

针对多功能数字化弧焊逆变电源用于不同焊接方法时工艺过程不同和焊接参数众多的特点,采用键盘输入和LCD显示设计开发了基于数字信号处理器DSP的人机交互系统.通过数据结构的通用化设计和程序流程的优化设计,该系统实现了焊接工艺过程和焊接参数的方便设置和统一管理,用户操作和显示界面简洁、直观、灵活,极大地提高了多功能数字化弧焊逆变电源的实用性.     

超声波铝线自动邦定机控制系统的研制

以半导体后序封装设备中的超声波铝线自动邦定机为控制对象，介绍了一种基于PCI总线和DSP（FMS3201LF2407）的运动控制系统和以焊接压力、焊接功率为对象的过程控制系统设计方案，充分合理地利用DSP的软硬件资源，实现了对多轴电动机的联动精确控制，基于PID的智能调节策略改善了焊接质量。经实际使用表明．该系统稳定可靠，具有较高的性能价格比。     

超声-电阻复合焊接方法及界面行为

有色金属微型零件超声焊接时,由于焊头面积小,输入焊接区域能量少,界面有效连接面积不足,影响焊接接头的力学性能. 针对这一问题,结合超声焊接与电阻焊的特点,研制了超声-电阻复合焊接系统. 对铜、铝异种金属进行了超声-电阻复合焊接工艺试验,并与相同工艺条件下的超声焊接进行了对比. 结果表明,电流对超声能的输出有促进作用,使换能器的峰值功率有明显的增加;超声使焊接起始阶段界面接触电阻迅速减小并消失;在复合能量的作用下,输入焊接区域总能量有较大提高,焊接区域温度和加热速率显著增加.     

Development and preliminary study on the ultrasonic assisted GMAW method

The ultrasonic assisted GMAW (U-GMAW)method is proposed to achieve a more stable welding process and better weld quality. The U-GMA W system is developed, which consists of power supplies, ultrasonic vibration system and specially de-signed welding torch. The U-GMAW process and conventional GMA W process are compared through bend-on-plate welding.The weld beads are continuous and well protected, while the weld surface appearances by GMA W and U-GMA W are apparently different. The metal transfer mode changes from globular transfer to short-circuiting transfer after ultrasonic wave is applied onto the arc.     

聚合物双振子超声焊接量子升温优势

针对聚合物超声焊接升温机理,通过量子理论建立超声声场模型.将聚合物升温过程视为超声场能量转化为聚合物内能的能量转换过程.研究了聚合物双振子超声焊接相比单振子超声焊接的优势.通过二次量子化理论分析发现单振子焊接时,只有频率为声场频率整数倍的原子能吸收声子,而双振子焊接时,除了频率为两个声场频率整数倍的原子之外,频率为两个声场频率整数倍组合的原子也可以吸收声子.双振子焊接相比单振子超声焊接对超声场能量的利用率更高.并通过试验验证了这一结果.结果表明：振子功率保持恒定时要实现同样的焊接效果,双振子焊接时间为单振子焊接时间的3/8;焊接时间一定时要实现同样的焊接效果,双振子总功率是单振子功率的12/13.     

Evaluation of the tolerances of the A‐TIG process applied to the welding of 6 mm thick stainless steel pipes

The high-efficiency oscillating system for welding synthetic fabrics is discussed. It is shown that to increase the productivity of the welding process and reduce the electrical power, it is necessary to use ultrasonic generators self-adjusting with respect to the required oscillation amplitude. The productivity of the processes of ultrasonic welding using piezoceramic and nickel transducers is analysed and the currently available methods of seam welding of synthetic fabrics produced from polymer materials are discussed.     

焊接逆变电源与涡流检测融合设计分析

根据焊接逆变电源与涡流检测的工作原理,在焊接逆变电源中加入涡流检测激励与接收部分的模拟信号处理电路,而涡流检测的数字信号处理部分则与焊接逆变电源共用,实现焊接逆变电源与涡流检测的融合设计.焊接逆变电源主变压器输出的交流方波经过滤波后,以滤波器输出的正弦波作为涡流检测的激励信号,驱动涡流检测探头,涡流检测探头接收的信号经过放大、比较、检波及后续的数字信号处理进行缺陷判断,实现涡流检测.结果表明,该融合系统能够在不影响焊接的条件下为逆变电源增加涡流检测功能.     

超声等离子焊接在液压支架修复工艺中的应用

为提升液压支架修复的可靠性和经济性,对超声等离子焊接的应用效果进行了数值模拟和试验研究。根据所设计超声等离子弧焊系统的焊枪结构与焊接工艺参数建立了超声场有限元模型,基于COMSOL求解等离子气体的速度场、电弧密度场和声压场。对修复后的液压支架试样进行了显微硬度、残余应力及冲击韧性等力学性能测试。结果表明,超声波可在同等条件下将电弧压力提升20%以上,并在4 mm电弧直径内显著增强电流密度,有效减小热影响区范围和残余应力;等离子气体流速与电弧密度在靠近支架焊缝区域以近似相反的变化趋势分布,二阶特征频率振源能够在电极附近产生驻波;修复后支架的平均硬度和室温冲击吸收能量相比母材分别提升了44.6%和45.8%。