新型低能量输入电弧焊接系统的研制

研制了由焊接电源和送丝系统两部分组成的低能量电孤焊接系统.焊接电源采用IGBT逆变技术,以数字信号处理器(DSP)TMS320F2812为控制核心;送丝系统以交流伺服电机作为送丝电机,通过软件设计了焊丝运动曲线.提出了专门的送丝控制和电流波形控制方案'通过焊接参数配合焊丝运动,实现了稳定的低能量焊接过程.试验结果表明'设计的低能量电孤焊接系统取得了一致性好的理想焊接电流、电压波形,焊缝成形美观,满足低能量焊接的要求.     

数字化焊接电源系统特征分析

现代焊接电源逐步走向数字化焊接电源，由于工作环境的特殊性，其实现相对困难。在此分析数字化焊接电源国内外发展现状和数字化电源的特点，针对目前研究的数字化TIG焊机详细介绍了其全部的结构组成，并根据研究过程中遇到的具体问题，总结了在实现数字化焊接电源过程中必需考虑的综合问题，并在此基础上，讨论了焊接电源控制的控制规律，提出了数字化综合系统平台的思想，指出了DSP(数字信号处理器)在数字化电源和数字化综合系统平台中的优越性和特殊性。     

数字化焊接电源系统特征及分析

数字化焊接电源是焊接电源更新换代的先进电源，由于工作环境的特殊性，其实现相对困难，特别是焊接主回路.分析了数字化焊接电源国内外发展现状和数字化电源的特点．针对笔者目前研究的数字化TIG焊机，详细介绍了其全部的结构组成，并根据研究过程中遇到的具体问题，总结了在实现数字化焊接电源过程中必需考虑的综合问题，并在此基础上，讨论了焊接电源控制的控制规律．提出了数字化综合系统平台的思想．指出了DSP(数字信号处理器)在数字化电源和数字化综合系统平台中的优越性和特殊性.     

数字信号处理器控制的焊接电源研制

介绍了基于数字信号处理器（DSP）控制的焊接电源结构。利用DSP易信号处理特点，焊接电源能根据不同焊接工艺要求，通过软件编制满足各种材料焊接的工艺性能要求。利用DSP的高集成度特点使控制电路器件大大减少，提高了焊接电源的稳定性和可靠性。另外，介绍了S.S.S引弧控制方式，提高了一次引弧成功率。经试验证明，研制的焊接电源稳定可靠，基本实现了焊接电源控制的数字化。     

超细晶粒钢低热输入背面辅助成形焊接工艺研究

对400 MPa级超细晶粒钢进行STT焊接电源下的CO2气体保护焊,采用低热输入窄坡口自制焊剂垫背面辅助成形工艺得到焊缝成形美观、根部和侧壁熔合良好以及热影响区极窄的焊接接头。研究结果表明:低热输入窄坡口条件下,焊剂垫只起引弧作用而不起强迫成形作用,只用熔敷金属的自重以及电弧吹力的作用来达到辅助成形目的;小曲率焊剂垫更利于加大电弧扩展角,使得焊缝成形更为合理。在低热输入窄坡口背面辅助成形工艺下所得接头力学性能均优于母材,焊缝区是因为焊材的合理选择。扫描电镜观察显微组织发现HAZ生成了晶粒较小不同方向不同晶界的多种非平衡组织,尤其是出现了能改善力学性能的粒状珠光体。     

基于蓝牙通信的焊接电源数字化控制系统

随着焊接设备的智能化、信息化、自动化和网络化的快速发展,针对以往有线和无线焊接通信系统不易安装升级、抗干扰能力弱、数据传输速度慢等问题,提出了基于蓝牙通信的焊接电源数字化控制系统的设计方案。以TMS320F28033 DSP芯片作为控制系统的核心,设计了焊接电流和电弧电压采样电路、脉宽调制信号放大电路、CAN通信等外围电路,组成了一套焊接电源数字化控制硬件系统。以片上系统CC2540作为蓝牙通信的核心,设计了采用蓝牙4.0协议传输的焊接过程信号无线通信模块,通过蓝牙无线数据传输实现人机交互。无线通信测试结果表明,DSP数字焊机控制系统能够实现焊接过程信号的远程无线传输功能,通信距离远,且数据传输稳定。     

铝合金薄板脉冲MIG焊低热输入工艺

利用数字化焊接电源在AA6061铝合金板上进行了单脉冲,双脉冲和梯形波三种脉冲熔化极焊接工艺的平板堆焊试验.分别通过改变基值时间、焊接速度两种方式来探讨焊接工艺参数对铝合金薄板脉冲MIG焊输入能量及显微组织的影响机理.结果表明,提高焊接速度和通过调节低能量脉冲群的脉冲个数与调节低能量脉冲群的脉冲基值时间来增大基值时间均可以降低热输入,且通过增大基值时间来降低热输入的方式能够细化焊缝组织中的晶粒尺寸,而增大焊接速度则可以提高焊接接头的硬度.     

低热输入推拉送丝CO2焊接工艺

传统短路过渡过程熔滴过渡随机发生,短路与燃弧时间比例范围较大,燃弧与短路期间的能量分配比例也随之起伏不定.推拉送丝CO₂焊接系统利用焊丝的送进-回抽与波形控制相结合的控制方式,促使熔滴在较小的电流下进行过渡,实现稳定可控的短路过渡CO₂焊接过渡.通过焊接参数的合理选定,控制回抽焊丝强制熔滴过渡,可有效减小等效燃弧电流I_ea和等效燃弧电压U_ea,从而降低热输入量.当推拉送丝系统中焊丝的送进与回抽时间相等时,焊接过程中短路/燃弧的时间也大致相同,无较大波动,燃弧与短路能量分配比例也较为稳定,可以控制在一个较小的值.结果表明,采用相同送丝速度时,推拉送丝短路过渡燃弧期间能量远小于传统的短路过渡,采用推拉送丝CO₂焊接系统可实现过程精密控制的低热输入短路过渡的焊接过程.     

数字信号处理器控制焊接电源的抗干扰设计

数字信号处理器、微控制器已成为焊接电源的主要控制芯片，由于焊接电源本身就是干扰源以及外部干扰源的影响，使得基于计算机控制焊接电源的抗干扰设计的优劣成为焊接电源设计成功与否的重要因素之一，详细分析了影响焊接电源正常工作的干扰来源，提出了在和设计焊接电源时防止干扰源的措施，通过在基于数字信号处理器控制焊接电源设计中的验证，这些设计措施能保证焊接电源免受干扰影响，使焊机正常可靠工作。     

数字化控制逆变焊接电源系统研究

采用TMS320F240数字信号处理器和80C196KC单片机设计多功能IGBT逆变焊接电源双机控制系统。其中，TMS320F240主要用于焊接参数的采样、控制算法的运算，80C196KC用于完成人机接口的功能，包括键盘和显示．与上位机的通信等；设计中人机界面采用液晶显示；系统设计的关键是双机之间的通信技术．为了确保通信的可靠及快速性．采用双口RAM IDT7005来完成；数字PWM控制单元采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)完成，整个系统中所有逻辑控制也由此芯片来完成，实现多功能焊机的全数字化控制。     

弧焊电源系统数字控制

针对弧焊电源的工作环境和工艺要求,分析了弧焊逆变系统的工作原理,弧焊电源系统的电压、电流取样、A/D和D/A的工作原理,送丝电机和行走电机的锁相控制,以上控制流程都可以通过数字控制的方法实现。此外,中央处理器承担着弧焊系统中所有的信息提取和输出控制信号。     

数字脉冲MIG弧焊电源的设计

针对模拟控制和单片机控制的脉冲MIG弧焊电源控制系统灵活性差、控制精度低和可靠性差等缺点,设计了基于DSC和MCU的数字控制系统,并介绍了系统的硬件电路设计和软件流程.由DSC采用变参数PI控制方法实现电弧电压和焊接电流的闭环控制,PI控制的参数由MCU中的专家系统确定.在MCU上,对嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的内核进行了裁减和移植,并设计了包括专家系统在内的多个任务.结果表明,基于DSC和MCU的脉冲MIG焊接电源控制系统动态响应快、可靠性高、弧长控制稳定.     

基于DSP-MCU实现焊接电源系统数字化控制的设计

基于DSP-MCU实现焊接电源系统数字化控制的设计采用TMS320F240数字信号处理器和80C196KC单片机，设计成实现多功能IGBT逆变焊接电源双机控制系统。其中，TMS320F240主要用于焊接参数的采样、控制算法的运算，80C196KC用于完成人机接口的功能，包括键盘和显示，与上位机的通信等。设计中人机界面采用液晶显示。系统设计的关键是双机之间的通信技术，为了确保通信的可靠及快速性采用双口RAM(IDT7005)来完成。数字PWM控制单元采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)完成，整个系统中所有逻辑控制也由此芯片来完成，设计完成的DSP-MCU双机控制系统实现了焊机的多功能全数字化控制。     

铝合金搅拌摩擦焊时焊接速度与热输入的关系

与熔化焊时热输入和焊接速度成反比不同,搅拌摩擦焊时焊接速度与热输入的关系非常复杂.文中从摩擦产热和金属塑性变形产热出发,研究了搅拌摩擦焊时焊接速度与热输入的关系,以及相同旋转速度与焊接速度比值时焊接速度与性能的关系.结果表明,在搅拌摩擦焊时,焊接速度与热输入不呈线性关系,而是呈现复杂的形态,焊接速度在不同的参数范围对热输入的贡献是不同的.在相同的旋转速度与焊接速度比值时,随焊接速度的增加,热输入和接头力学性能的关系也不是线性的.所以不能用旋转速度与焊接速度的比值来衡量热输入的大小.     

大线能量低焊接裂纹敏感性钢的显微组织

简要叙述了新研制的大线能量焊接低焊接裂纹敏感性调质高强度钢的特点.研制的新钢种属低碳低合金高强钢,集高强度(σs≥490 MPa、σb≥610 MPa)、高韧性(-20℃时横向Akv≥47 J)、优异的焊接性能(厚度≤50 mm钢板焊前不需预热或稍加预热而不产生冷裂纹)于一体,并能承受大线能量(≥50 kJ/cm)焊接.研究了模拟焊接热影响粗晶区(CGHAZ)的微观组织结构特征及其与力学性能的关系.结果表明:CGHAZ中复合夹杂物可促进针状铁素体的形成,针状铁素体的数量与输入线能量有关并显著影响CGHAZ的力学性能.     

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.     

基于uC/OS-ii内核的数字焊接电源实时控制系统

数字式焊接电源系统应用日益复杂,传统的前/后台软件系统已经不能满足需求.采用uC/OS-ii实时内核开发焊接电源多任务系统,利用实时内核为多任务应用程序提供基本服务,应用于数字电源系统中.介绍uC/OS-ii实时内核和多任务的结构,并提出进行系统开发时,根据电源软件系统功能合理创建任务的方法,并进一步提出了焊接电源应用程序系统框架.以串行通讯接收发送数据包试验,简单说明uC/OS-ii系统的应用程序运行过程.最后用电流阶跃试验表明,基于uC/OS-ii数字焊接电源实时控制系统工作稳定,在焊接系统的可靠性、动态响应特性方面有显著提高.