脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为研究

将脉冲等离子电弧与MIG电弧同轴复合,期望利用等离子弧脉冲峰值电流产生的高速等离子射流冲击熔滴和熔池,促进熔滴过渡,同时增加焊缝熔深。开发了一套高速视觉与电信号精确同步的焊接数据采集系统,对脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为进行研究。研究发现将等离子电流调制成脉冲波形,等离子弧对工件总体热输入下降,等离子峰值电流产生的等离子流力可以有效促进熔滴过渡。在此基础上深入分析了等离子脉冲峰值电流、脉冲宽度及熔滴在等离子弧过渡位置等参数对熔滴过渡的影响,获得了脉冲等离子-MIG复合焊一脉一滴过渡的工艺参数窗口。     

双电弧共熔池脉冲GMAW电源的复合外特性

利用自行研制的双电弧软开关脉冲GMAW装备,从弧长控制、熔滴过渡以及焊缝成形等角度对双电弧脉冲GMAW三种复合外特性进行了试验研究.结果表明,主机I-I,从机I-I复合外特性的熔滴过渡均匀,可控性好,但电弧自调节作用较差,适合薄板高速焊接;主机U-I,从机U-I复合外特性的熔滴过渡可控性欠佳,但电弧自调节作用较强,较适合大参数厚板焊接;主机I-I,从机U-I复合外特性中主机的熔滴过渡可控性好,电弧自调节能力有限,从机的电弧自调节作用较强,但熔滴过渡可控性欠佳.     

1. 佳木斯大学 材料科学与工程学院，佳木斯 154007; 2. 深圳瑞凌实业股份有限公司，深圳 163000; 3. 哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨 150001

采用高速摄影技术对三电弧双丝电弧焊的熔滴过渡和焊接飞溅进行观察,分析金属型药芯焊丝在M弧电流变化时熔滴过渡的类型及飞溅产生的原因. 结果表明,M弧电流为170 A时熔滴过渡形式有排斥过渡、颗粒过渡及细颗粒过渡,熔滴过渡不稳定. M弧电流为210 A时前丝和后丝熔滴过渡为大熔滴排斥过渡,三电弧同时出现,熔滴过渡稳定. M弧电流为260 A时前丝熔滴过渡为细颗粒过渡,后丝熔滴过渡为颗粒过渡,熔滴过渡较稳定. 焊接飞溅产生的原因主要是脉冲切换改变了电弧力、斑点力及等离子流力,打破了原来的力系平衡.     

脉冲MIG焊前中值波形控制工艺参数

为了实现脉冲MIG焊熔滴过渡的稳定可控,设计了前中值波形控制工艺方法.在两脉冲峰值之间增加中值电流,提高了熔滴过渡的可控性.采用自行研制的焊接电弧动态小波分析仪对前中值电流波形控制的焊接过程进行了分析和评定,工艺试验表明,前中值电流太小时有短路断弧等现象,前中值电流太大则类似于无中值波形;前中值时间太短时中值阶段效果不明显,前中值时间太长时焊接过程不稳定.调节适当的中值电流和中值时间,可实现熔滴过渡的可控性,经试验得到脉冲电流和脉冲时间的最佳匹配参数.     

M弧电流对Tri-Arc双丝电弧焊熔滴过渡形态影响

采用高速摄影技术对三电弧双丝电弧焊的熔滴过渡和焊接飞溅进行观察,分析金属型药芯焊丝在M弧电流变化时熔滴过渡的类型及飞溅产生的原因.结果表明,M弧电流为170 A时熔滴过渡形式有排斥过渡、颗粒过渡及细颗粒过渡,熔滴过渡不稳定.M弧电流为210 A时前丝和后丝熔滴过渡为大熔滴排斥过渡,三电弧同时出现,熔滴过渡稳定.M弧电流为260 A时前丝熔滴过渡为细颗粒过渡,后丝熔滴过渡为颗粒过渡,熔滴过渡较稳定.焊接飞溅产生的原因主要是脉冲切换改变了电弧力、斑点力及等离子流力,打破了原来的力系平衡.     

激光增强高压干法水下MIG焊熔滴过渡控制试验

为验证激光对高压干法水下MIG焊电弧稳定性和熔滴过渡控制的影响,搭建了位于高压焊试验舱内的激光增强MIG焊接试验系统,并进行了不同环境压力下激光增强前后的电弧稳定性和熔滴过渡状态对比分析.结果表明,一定功率密度脉冲激光的辅助作用可以克服水下环境压力对熔滴过渡和焊接过程稳定性的负面影响,可以通过脉冲激光控制熔滴尺寸,并且实现熔滴过渡频率与脉冲激光频率保持一致,稳定了焊接电弧,从而提高水下MIG焊过程的稳定性.     

薄板高速熔化极脉冲气体保护焊控制及实现

高速焊接条件下容易产生咬边等缺陷,实现大电流低电压的稳定焊接是解决问题的关键,设计一种新型单周期弧压反馈闭环控制系统,在每一个周期内保证电弧电压的平均值相同,可以实现快速稳定的弧长调节.对偶然发生的短路,采用相应的波形控制方式.对脉冲参数进行优化,有效的减小了熔滴尺寸,缩短了弧长.试验表明,该系统具有很强的电弧自身调节能力,相对于传统控制方式,在相同送丝速度条件下工作电压可以降低1～5V.在焊接速度1.3m/min时,仍可以有效地避免产生缺陷,焊缝成形美观,背面熔透均匀,几乎没有飞溅.     

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DSP的脉冲MIG焊数字控制系统的建模与仿真

为实现一脉一滴熔滴过渡,采用了双阶梯外特性和脉冲MIG焊电参数控制策略.构建了基于DSP(digital signal processor)的脉冲MIG焊数字控制系统模型.建立了控制系统的仿真模型.借助MATLAB对控制系统进行了仿真研究,得到了数字控制器的最佳参数范围.进行了脉冲MIG焊数字控制器的仿真试验.结果表明,所设计的数字控制器可以实现电弧电压、焊接电流的实时准确快速调节,能够实现脉冲MIG焊双阶梯形外特性和熔滴过渡的控制.     

MIG焊熔滴过渡的电弧光谱信号

获得熔滴过渡的信号是MIG焊熔滴过渡控制的关键，这已成为目前亟需解决的问题。文中介绍了以电弧光谱手段检测熔滴过渡的试验装置、原理和方法。通过试验测试及数据分析发现，通过熔化极电弧的光谱信号可以检测出MIG焊喷射过渡的过渡过程、过渡形式，测量过渡参数。信号幅度大，品质好；不同的过渡形式具有不同的典型信号模式；信号脉冲的形态与熔滴过渡的发展过程具有明确的对应关系。熔化极电弧光谱信号的诸特征可方便地应用于MIG焊熔滴过渡的过程控制、过渡形式的模式识别与稳定化以及过渡参数的测量。     

智能化油井套管脉冲电流阴极保护电源控制系统

目的 设计一种智能化油井套管脉冲电流阴极保护电源控制系统,该控制系统能够自动检测外部反馈信号(包括输出电流、输出电压、套管电位),并根据外部反馈信号自适应调节电源的输出参数(包括频率、幅值、占空比),实现电源的智能化运行,确保油井套管脉冲电流阴极保护效果处于最佳状态。方法 本次控制系统设计采用三层闭环控制策略实现电源的自适应调节,其中输出电流为内环,输出电压为中环,套管电位为外环;采用先进的处理算法对输出电流、输出电压、套管电位进行处理运算,判断出脉冲电流阴极保护的保护效果,并输出相应的PWM控制信号对电源的输出参数进行实时调节。结果 在5.0×0.5×0.5m的PVC绝缘水槽中模拟油井套管脉冲电流阴极保护系统,结果表明,该控制系统能够控制电源输出频率、幅值、占空比均可独立调节的脉冲电流,并且可以使40角钢的保护电位达到-0.85V。结论 该控制系统可以实现油井套管脉冲电流阴极保护电源的智能化运行,不需要过多的人工干预,具有投入成本低、可靠性高、功能完善、操作方便等优点。     

基于TL494的PWM等速送丝电路的设计

分析了电压负反馈配合电流正反馈的送丝调速系统的传递函数，得到了与转速负反馈调速系统性能相同的等效条件。设计了一种基于TL494芯片的电压负反馈配合电流正反馈的CO2焊机送丝调速电路。该电路采用场效应管IFR9530驱动，通过脉宽调制(PWM)，实现转速的均匀调节，并具有过电流截止保护功能。试验表明，当电源电压由342V变到418V，负载从25N变到50N时，送丝速度的变化率小于5％，符合JB／T9533-1999专业标准要求，并得到在上述条件下，送丝速度的变化率为零的送丝速度。     

交流脉冲MIG弧焊电源及弧长控制

AC PMIG的控制模式是一周一脉一滴，脉冲电流设计在电弧EP极性时间里，其余时间均为基值电流。弧焊电源一次逆变控制电流快速动态过程，二次逆变控制电弧极性。控制系统采用双闭环结构，内环模拟控制电弧电流，外环80C196KC单片机控制电弧电压及电弧极性。根据电弧电压偏差信号及电弧状态，设计了四个控制规则及其控制参数的计算方法。正常焊接状态时变频控制交流脉冲频率。采用这种控制方案，获得了稳定性高、熔滴过渡均匀的焊接过程。     

脉冲电压峰值对双丝脉冲MIG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响

建立了双丝M IG焊工艺试验研究平台,该试验平台主要由Tandem型双丝焊系统、信号采集系统、高速摄像(摄影)系统以及脉冲控制系统等部分组成.在此基础上研究了脉冲电压峰值对双丝脉冲M IG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响.结果表明,前丝脉冲峰值电压对熔滴过渡的影响比较显著.前丝脉冲峰值电压较低时,熔滴过渡形式为射滴过渡,前丝脉冲峰值电压较高时熔滴过渡形式为一脉一滴过渡形式,过大的前丝脉冲峰值电压的熔滴过渡形式为大滴过渡.前丝脉冲峰值电压越高,焊缝熔宽和熔深越大,过高的前丝脉冲峰值电压会导致焊缝表面质量恶化.     

空间矢量脉宽调制在三相逆变电源中的应用

将电压空间矢量脉宽调制技术应用于三相逆变器控制系统中,详细介绍了简单SVPWM调制算法,设计了以TMS320F28335 DSP为处理器,以IGBT为功率器件的三相逆变电源数字控制系统。结果表明：该系统实现简单,具有较高的功率因数,能保证较好的供电质量。     

基于DSP的全数字化IGBT逆变脉冲 MIG/MAG焊机研制(一)--硬件电路设计

设计了以TMS320F240为核心的控制系统，为了控制焊机的输出功率和焊机的输出外特性，设计采用了脉宽调制型控制方式。结合TMS320F240输出的PWM波形，设计了专门的分频电路。利用霍尔传感嚣设计了电流、电压反馈系统，形成了闭环控制系统；针对焊接过程中可能出现的过电流、过热、过／欠电压等故障．设计了相应的保护电路和报警电路。另外，研制了数字化送丝系统，该系统送丝稳定。     

钛合金叶栅套料电解加工表面质量研究

针对TC4钛合金叶栅套料电解加工易点蚀、表面质量差的问题,开展了直流和脉冲电解加工对比研究,设计了脉冲电解加工正交试验,优化了脉冲电压、频率、占空比和加工速度等参数。试验结果表明:脉冲电解加工能减少钛合金点蚀凹坑,提高表面质量,在22 V电压、80%占空比和1000 Hz频率时,加工叶型表面完整无点蚀,加工效率高。     

基于DSP的软开关逆变CO2焊接电源燃弧电压控制系统的设计

介绍了基于型号为TMSLF2407A的DSP软开关逆变电源电压控制系统的构成和设计依据，设计了控制系统的信号反馈与隔离电路、驱动电路和保护电路。同时采用结构化程序设计方法设计控制系统主程序和各功能模块子程序，重点介绍了软开关PWM控制的DSP软件实现。最后通过软件调试和硬件电路的测试验证了所设计的控制系统能够满足软开关逆变电源的控制要求。     

基于CPLD的钛合金电火花加工脉冲电源的研究

设计一种以CPLD作为脉冲发生器的电火花加工脉冲电源.利用CPLD产生两种模式脉冲波形,即等电流脉宽模式和等电压脉宽模式,设计了脉冲发生单元和功率转换电路,并用该脉冲电源对钛合金进行加工试验.通过对比两种脉冲模式加工钛合金的效率,发现等电流脉宽模式加工钛合金效率较高.