基于新型控制法的逆变GMAW工艺特点

随着熔化极气体保护焊的应用与推广,以飞溅小和成形好为特点的通用型焊机常常不能适应新的环境和要求,如"西气东输"工程中的管道打底焊、集装箱的高速焊、汽车制造中的短焊缝焊接、角焊缝的尺寸控制和狭窄空间的熔深控制等,还有超薄板焊接、双脉冲焊、双丝高速焊、TIME高效焊和磁控MAG焊等.这些具有特殊功能的焊接方法被称为个性化焊接,其均具有各自的工艺特点,并能完成一些特殊的焊接要求,必将成为GMAW推广应用的新的增长点.     

新型逆变CO2焊机的控制原理与特点

依据CO2焊接工艺的特点，设计了一种电子电抗器控制的逆变弧焊电源。当短路发生后，电流先保持在一较低值，然后以斜率可以调节的双折线规律上升。在燃弧阶段，调节控制回路参数，控制燃弧电流的变化速度，保证充足的燃弧能量。设计了专门的引弧和收弧电路。试验表明，该焊机具有飞溅小，成形好，去球效果好，容易引弧等优点。     

基于数字通信技术的逆变式MAG焊机研究

送丝机和弧焊电源分别内置PIC单片机控制系统,由数据线和焊接电缆构成数据传输通道,并采用全双工异步串行通信模式,实现两者之间的信息交换。电源线和焊接电缆构成电源回路,为送丝机和控制系统提供电能。该焊机同时实现了人机界面、数字化焊接时序控制和数字化送丝功能,并可在送丝机上显示焊接参数。用数据线、电源线和焊接电缆代替原来的六根控制线和焊接电缆,来实现弧焊电源与送丝机的信息的交换,不但抗干扰能力强、可靠性和稳定性高,且节约材料,降低了成本,同时焊接参数调节更方便。     

国外逆变焊机的新功能与新特点

本文简要介绍国外逆变焊机的新功能及新特点。     

光谱控制的逆变脉冲MIG焊电源及控制系统

根据脉冲MIG焊熔滴过渡光谱控制法的特点,首次研制了一台符合该控制器法要求的逆变式脉冲MIG焊电源及其控制系统。该电源采用IGBT双单端正激式逆变电路,控制系统以具有较强数据处理能力的8098单片机为控制核心并与焊接电流的PWM控制相结合,控制信号是采自反映熔滴过渡的电弧光谱信号。试验证明,所设计的电源和控制系统具有迅速采集和处理光谱信号、切换迅速、电源动特性好、参数在线调节方便等优点,实现了1峰0基的熔滴过渡的控制目标,为脉冲MIG焊光谱控制法的焊接试验研究奠定了坚实的基础。     

改善MIG／MAG短路过渡焊接电弧工艺性能的方法

阐述了MIG/MAG短路过渡焊接电弧工艺性能存在的问题,介绍了各国在该领域的研究现状,详细分析了现存控制方法在原理上存在的问题,提出有效改善MIG/MAG短路过渡焊接电弧工艺性能的方法.介绍了自行开发成功的一种MIG/MAG焊接电源控制系统,以及一种十分有效的降低焊接飞溅的新方法,并展示了跟市场现有焊机的对比实验结果.     

三相逆变式电阻焊机工艺特点分析

三相逆变式电阻焊机是近年来新出现的电阻点焊设备,其输出电流平稳连续,加热过程平缓稳定,因而在焊接过程中较少产生飞溅并可延长电极寿命,但不宜采用短时间、大电流.     

铝及其合金脉冲MIG焊接短路模糊控制系统的研究

铝及其合金脉冲ＭＩＧ焊接电源控制是焊接技术研究领域至今尚未取得突破性进展的研究课题。本文首次提出短路模糊控制方案对铝及其合金脉冲ＭＩＧ焊接进行在线实时控制。首先，基于短路模糊控制研究要求，建立了以全数字控制ＩＧＢＴ逆变弧焊电源为核心的短路模糊控制系统；其次，基于模糊控制理论和大量铝及其合金脉冲ＭＩＧ焊接工艺试验结果，对短路模糊控制系统进行了８０８９单片微机程序控制；最后，应用短路模糊控制系统对铝及其合金脉冲ＭＩＧ焊接进行了应用研究，试验结果表明，该系统达到了设计要求     

脉冲GMAW熔滴过渡动态过程的解析模型

在脉冲GMAW过程中，电流的突然转变会引起熔滴在焊丝末端的明显振荡，合理的利用向下振荡的动量可控制熔滴过渡。该文基于熔滴受力分析，建立了脉冲GMAW熔滴过渡的解析模型，并对熔滴的振荡和脱离过程进行分析，定量计算焊接工艺参数对熔滴过渡过程动态行为的影响，可用于指导脉冲GMAW主动控制模式下一脉一滴过渡工艺参数的优化设计。     

旋转电弧GMAW焊接工艺

采用Q235低碳钢板,研究了旋转电弧GMAW焊接旋转频率和焊接速度两个工艺参数对焊缝成形及组织性能的影响. 结果表明,焊接过程中飞溅随着旋转频率的增加而增多,焊缝成形不美观,当旋转频率大于70 r/min,熔滴短路过渡飞溅显著增大,焊接过程不稳定,焊接速度对飞溅影响不大;焊缝余高随旋转频率的增加先增大后维持一定值,随着焊接速度的增加而减小;旋转频率和焊接速度对焊缝熔宽的影响很小;焊缝截面积不随旋转频率改变而改变,但随着焊接速度的增加而减小;焊缝鱼鳞纹间距与旋转频率成反比,与焊接速度成正比.     

局部干法环境下GMAW横向焊接熔滴过渡特性

提出了一种水下结构件局部干法横向焊接方法,该方法通过对排水罩结构进行设计,使高压气体在排水的同时在排水罩内部形成向上流动的风场,利用风场对熔池的吹袭作用来抑制熔池下淌. 采用高速摄像技术研究了在侧向风场作用下GMAW焊的熔滴过渡特性. 结果表明,在短路过渡状态下,由于受到侧向风场的影响,更容易发生B型短路过渡. 在滴状过渡时,由于熔滴体积较大,侧向风场的支托作用不明显,熔滴沿焊丝倾斜向下过渡到熔池中. 在射流过渡时,侧向风场对电弧的影响较小,使熔滴略微向上偏斜,有助于减小熔池下淌程度,获得较好的焊缝成形质量. 研究结果对于水下结构件横向焊接质量控制有一定的参考价值.     

间隙对GMAW立焊熔滴过渡的影响及温度场特性

采用高速摄像采集系统对间隙存在及变化时GMAW摆动电弧立向上焊焊接过程中的熔滴过渡行为实时图像进行采集,分析了熔滴过渡行为对电弧质量和焊接过程的影响,结合电弧质量分析仪采集的焊接电流、电弧电压概率曲线图对试验结果加以验证和补充解释,最后通过有限元数值模拟技术对GMAW立向上焊接过程数值模型进行建立,并对瞬态焊接温度场进行验证和分析. 结果表明,随着间隙的出现及尺寸的增加(0 ~ 4 mm范围内),GMAW立向上焊熔滴过渡形式由短路过渡向特殊的滴状过渡发展,模拟结果说明GMAW立向上焊热影响区具有较大的温度梯度特性.     

Digital controlling for GMA welding machine based on DSP

This paper introduced a welding machine for GMAW using digital controlling method based on DSP (Digital Signal Process ). By means of flexible programming according to welding technologies and experiences the suitable characteristics of welding machine, such as line compensation, welding voltage and current feedback, wire-feed driving, SCR trigging and so on, can be controlled and self-adjnsted using digital signals. Through the designing based on DSP it is put out that the traditional hardware of control circuit is decreased greatly which can enhance the stability and reliability of welding machine. Finally, the welding experiment using CO2 shielding gas proves that the welding process is stable.     

基于复合视觉和形态学模糊检测的GMAW焊过程质量控制

视觉图像检测是实现GMAW焊接质量控制的重要步骤。针对焊接图像稳定性差、噪声大的特点,提出了一种基于复合视觉和形态学模糊检测的算法。该算法采用双CCD采集焊接视觉图像并使用数学形态学理论处理图像,通过将该图像检测算法应用于焊接动态过程中的熔池图像处理,结合闭环模糊PID控制理论,一套完整的GMAW焊过程质量控制系统得以实现。MAG焊工艺试验表明,该控制系统可以有效地克服焊接过程中的外界干扰,从而保证焊接质量的稳定。     

基于逆变电源主控系统的模糊-PID控制PMIG弧焊研究

弧焊逆变电源是一种直流焊接电源,与传统的交流焊接电源和整流式焊接电源相比,具有众多优点.本文首先设计分析PMIG弧焊逆变电源整体结构,接着就设计的弧焊逆变电源电压电流双闭环系统控制器给出了模糊控制原则和相应的设计结构,最后通过实验验证测试,表明本系统能够取得良好的控制效果以及能够保证弧长和焊接过程的稳定.这一研究对于PMIG弧焊的进一步发展具有一定的意义.     

软开关双电弧共熔池脉冲GMAW焊装备关键技术

双电弧共熔池脉冲GMAW焊集高速高效、优质和自动化于一体,近来备受重视,但国内对此研究不多.本文在系统分析双丝脉冲GMAW焊电弧形态、熔滴过渡以及熔池行为的基础上,对双电弧共熔池脉冲GMAW焊系统实现的关键问题如电源类型、动特性、外特性、控制模式、协同控制方式、双丝焊枪设计以及送丝系统等进行了较深入的探讨.     

基于MSPC方法的GMAW在线监测

熔化极气体保护焊(GMAW)广泛地应用于自动焊中，其焊接过程在干扰存在的情况下易产生焊接质量问题，因此，自动焊中焊接质量的在线监测已成为制造业中亟待解决的问题之一。为实现焊接产品质量的“零缺陷”及生产过程质量监测的目标，采用电弧传感获取的电信号，从单变量统计过程控制的应用结果出发，提出了把多变量统计过程控制(MSPC)应用于GMAW过程的在线质量监测。并在自我开发的一套在线监测系统上，通过试验验证了MSPC方法的可行性。     

基于Lyapunov指数刻画短路过渡GMAW的稳定性

基于不同焊接速度下短路过渡熔化极二氧化碳气体保护电弧焊的焊接电流时间序列,利用Takens相空间重构技术和Lyapunov指数的Wolf算法,分析评估了焊接系统的最大Lyapunov指数。结果表明,当焊接过程的稳定程度较高时,最大Lyapunov指数较小;而当系统处于不稳定状态、状态变动迅速时,最大Lyapunov指数相应较大;因此最大Lyapunov指数和焊接过程稳定性成负相关关系,可以将其作为刻画短路过渡熔化极二氧化碳气体保护电弧焊稳定性的一种新的量化指标。     

Metal transfer characteristics of tandem narrow gap GMAW for flat welding position

A series of experiments of tandem narrow gap GMAW for flat welding position were carried out. The arc behavior and metal transfer process were observed by a high-speed photography system. The effects of the welding parameters on the metal transfer were investigated. The results show that the arc behavior and metal transfer process of tandem narrow gap GMAW are different from these of bead-on-plate tandem GMAW. The arc behavior and metal transfer process are influenced by the distance between the two wires, the peak voltage, the pulse frequency and the peak time. With the increase of the distance between the two wires, the metal transfer mode gradually transforms from one pulse-multi droplets into one pulse-one droplet, and the average welding current increases. With the increase of the peak voltage, pulse frequency or peak time, the metal transfer mode transforms from one pulse-one droplet into one pulse-multi droplets, and the arc tends to occur between the wire and the sidewall.