CO2气体保护焊表面张力的过渡

CO2气体保护焊采用短路过渡，飞溅大、成形差。在研究CO2气保焊短路过渡理论基础上，深入研究了表面张力过渡各个阶段参数与送丝速度的关系、焊接电压与液桥缩径状态的检测方法。研究表明，在表面张力过渡区内存在一段失控区，增加了表面张力过渡的不确定性。随着送丝速度的变化，熔滴过渡各阶段时间影响液桥分断时的表面张力过渡。依据表面张力过渡对电源特性的要求，提出了两种实现方案，逆变环节控制和输出斩波控制，并指出仅采用逆变环节实现表面张力控制的局限性，研究还表明改变表面张力过渡区的电流值可改善过渡的稳定性。研究方案在实际中得到了验证。     

CO2气体保护焊表面张力过渡

CO2气体保护焊采用短路过渡,飞溅大、成形差.在研究CO2气保焊短路过渡理论基础上,深入研究了表面张力过渡各个阶段参数与送丝速度的关系、焊接电压与液桥缩径状态的检测方法.研究表明,在表面张力过渡区内存在一段失控区,增加了表面张力过渡的不确定性.随着送丝速度的变化,熔滴过渡各阶段时间影响液桥分断时的表面张力过渡.依据表面张力过渡对电源特性的要求,提出了两种实现方案,逆变环节控制和输出斩波控制,并指出仅采用逆变环节实现表面张力控制的局限性,研究还表明改变表面张力过渡区的电流值可改善过渡的稳定性.研究方案在实际中得到了验证.     

CO2气体保护焊短路过渡与电弧电压关系的研究

针对CO2短路过渡气体保护焊过程中的飞溅问题,通过焊接质量分析仪采集电压、电流动态信息,找到与飞溅相关的熔滴缩颈、熔滴短路和熔滴小桥爆断时刻的标志信息,为短路过渡气保焊过程在线监控提供高品质的信息源.     

CO_2气体保护焊逆变电源闭环控制系统

建立了CO2气体保护焊焊接负载数学模型及相关电源—负载系统仿真模型;采用燃弧末期恒压控制、其余阶段表面张力过渡(surface tension transition,STT)电流波形控制的焊接逆变电源闭环控制结构,设计了焊接电流和电弧电压的模糊神经元PI控制器,构建了CO2焊接逆变电源控制系统仿真平台.结果表明,所设计的闭环控制结构和控制算法能使焊接电流更接近理想的STT电流波形,可改善焊缝成形质量、实现无飞溅过渡;燃弧末期电弧电压恒定,可使电弧有更好的自调节特性.     

并联式波形控制对熔滴过渡的影响

为改善弧焊过程的动特性,减少飞溅,对一种并联式IGBT波形控制器的波控特性进行了实验研究,研究了该波形控制器对焊接过程焊机动特性的影响,并分析了波控参数对焊接熔滴过渡过程的影响.结果表明:并联式波控是一种低成本的、降低飞溅的有效方法,可以优化焊接电流的波形,抑制短路末期的峰值电流,确保短路末期液桥的柔顺破断,削弱燃弧初期电弧对熔池的冲击.     

新型低飞溅高能量短路过渡波形控制技术

波形控制方案是实现短路过渡CO2气体保护焊焊接质量的关键.针对目前常用的恒流波形控制方案焊丝干伸长适应能力差和恒压波形控制方案燃弧后期熔滴排斥作用明显,容易产生瞬时短路的不足,提出了一种新的波形控制方案—自然波形控制方案.该方案根据短路过渡时间和空间的不同,自动调整波形控制参数,在燃弧期间和短路期间都采用斜率控制方式,减少熔滴的排斥作用,实现熔滴与熔池的自然接触短路.结果表明,自然波形控制方案具有促进熔滴与熔池发生自然接触短路,熔滴过渡规律性强,焊接飞溅小,燃弧能量高的特点.     

基于表面张力的氧化物组分及含量对焊接飞溅的影响

借助药芯中各氧化物化学键能的不同改变其表面张力，研究了自保护药芯焊丝药芯中氧化物组分及含量对飞溅的影响规律，并通过高速摄像记录了其熔滴过渡和飞溅情况。研究结果表明，药芯中氧化物组分及含量的变化引起了其表面张力变化，对熔滴过渡特征有重要影响，进而对焊接飞溅产生影响。表面张力较小时发生排斥过渡小颗粒偏飞型飞溅；表面张力较大时发生短路过渡电爆炸型飞溅；该试验条件下，通过调节药芯中金红石、锆英砂、镁铝粉的含量，药芯的表面张力达到一个最佳值，焊接时发生弧桥并存过渡液桥爆断型飞溅，此时飞溅率较小。     

中国品牌——时代逆变波控气体保护焊机

A１２０－４００／５００（系列）是集时代集团公司前几代气保焊机的研制、开发、生产的经验,结合气保焊机的近期发展趋势,在时代IGBT逆变电源的基础上通过采用电子电抗器的对短路过渡过程进行波形控制技术的新一代半自动熔化极气保焊机。众所周知,在CO２气体保护焊中,短路过渡是一种主要的熔滴过渡形式。短路过渡焊接过程的两个问题———飞溅大和焊缝成形不好在实践中一直未能得到很好地解决。时代A１２０（系列）逆变气保焊机针对短路过渡的特点,通过控制电路实施调节各阶段电流,进而实现对熔滴过渡各阶段的控制。短路和燃弧时…     

实现波形控制的逆变气保护焊机

论述了 Ｃ Ｏ２ 短路过渡过程及波形控制的基本概念, 针对熔滴过渡过程中的不同阶段, 利用 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ逆变弧焊电源动特性好, 响应速度快 （小于１ ｍ ｓ） 的优势, 分别对燃弧和短路, 尤其是短路全过程施加合理的控制信号, 在输出端得到符合工艺要求的焊接电流波形, 从而控制焊接过程的飞溅、焊丝的熔化、熔滴的过渡及焊缝的成形。简要介绍了基于上述理论设计的时代集团公司 Ａ１２０５００ 气保护焊机, 该机输出电流范围５０～５００ Ａ, 输出电压范围１５～４５ Ｖ, 完全适应０８～１６ ｍ ｍ 实芯钢焊丝的全位置焊接要求。     

脉冲短路过渡电流波形及工艺性能研究

本文根据常规 CO_2短路过渡焊存在的问题,研究了具有陡升陡降的单脉冲短路电流波形、可调节燃弧能量和控制熔滴行为的燃弧电流波形,低于燃弧电流值的脉冲短路电流波形等三类电流波形的实现方法和工艺性能。研究表明,合理地控制脉冲短路过渡电流波形、改变燃弧期间的能量分布、控制熔滴行为和过渡力的作用,对不同类型的电流波形,能在不同程度上有效地提高短路过渡频率、稳定性、降低飞溅、提高熔化深度和改善焊接成型。     

全数字控制CO2焊Matlab/Simulink建模与仿真

利用Matlab／Simulink对全数字控制CO2焊的短路过渡过程进行了仿真，建立了“功率变换电路单元一数字控制单元一送丝单元一短路过渡负载单元”的CO2焊系统仿真模型，从整体上对CO2焊全数字控制逆变焊机系统进行了研究。短路过渡负载模型中考虑了燃弧期间和短路期间熔滴的动态变化过程，采用电弧弧长和电爆炸理论来确定短路燃弧与否，从而使数字控制的效果直接在熔滴行为和电弧行为上得以体现。仿真波形与试验结果基本一致，证明所建的系统仿真模型是正确的。     

YM—350HF逆变CO2／MAG弧焊机分析

YM-350HF是日产的晶体管逆变弧焊机。次级逆变频率6～16KHz。焊接电流范围60～350A,用于CO_2/MAG气保焊。该机系用PWM(脉宽调制)晶体管逆变器,通过控制可调节焊机输出规范及特性。该机具有一元化调节、旁路引弧、气体流量控制,飞溅控制、电流衰减等功能。空截时,焊机的原边断路。     

Computer simulation of short-circuiting transfer welding under waveform control on inverter power source

A simulation model is introduced about the non-linearity process of short-circuiting transfer in CO2 arc welding for displaying the interaction between the inverter power source and welding arc under waveform control. In the simulation model, the feedback signals of current and voltage are taken respectively at the different phase in a short circuit periodic time and applied to the PWM （pulse width modulation） module in a model of inverter power source to control the output of power source. The simulation operation about the dynamic process of CO2 short-circuiting transfer welding is implemented on the founded simulation model with a peak arc current of 400 A and a peak voltage of 35 V, producing the dynamic arc waveforms which can embody the effect of inverter harmonic wave. The simulating waveforms are close to that of welding experiments.     

CO_2焊短路过渡过程控制策略及实施方案探析(一)

在分析CO2 焊飞溅产生及焊缝成型机理的基础上 ,从非电器因素和电器因素 2个角度出发 ,探讨了CO2 焊短路过渡过程控制的策略、原理及特点 ,提出了恒频短路过渡智能控制方法的实施方案 ,该方案能有效抑制飞溅 ,改善焊缝成型 ,并具有控制简单、易于实现等特点 ,对逆变式CO2 气保焊机的研制具有一定的参考作用。     

脉冲CO2气保焊的工艺研究

在晶体管脉冲 CO_2焊研究的基础上,提出了利用双电源产生脉冲电流进行CO_2气保焊的方法,确定了两种焊丝直径下能使电弧稳定的脉冲参数变化范围,阐述了主要脉冲电流参数对电弧稳定性、熔滴过渡和飞溅的影响。研究表明:与常规 CO_2气保焊相比,在平均电流为200～300A 时,利用这种方法焊接可以在很大程度上减少飞溅,并能改善焊缝成型。     

Obtaining residual stress along weld beads by means of analytical and experimental methods

In CO₂ arc welding of solid wire, metal transfer phenomena and spatter generation are investigated with rectangular pulse current, and a low spatter CO₂ arc welding process with high frequency pulse current is developed. The optimal conditions of high frequency pulse CO₂ arc welding are in the range of peak current: 450–550 A and pulse frequency: 450–750 Hz. These high frequency pulse currents have the effect of droplet oscillation due to resonance between applied pulse frequency and the natural frequency of the droplet. The droplet is transferred consistently every 9–11 pulses and the average interval of metal transfer is about 16 ms which is reduced to half that of conventional CO₂ arc welding. This average droplet weight is 34 mg, showing a large reduction in comparison with that of the conventional method. As a result, total spatter weight is reduced by 70% in comparison with the conventional method, and especially, large spatters more than 0.5 mm in diameter are reduced from 1.5 to 0.2 g/min.     

电源电压对水蒸气保护焊短路过渡过程的影响

水蒸气保护电弧焊由于其独有的特性，在工程上有一定的替在应用价值，但是它存在与CO2焊相似的焊接工艺问题，如飞溅大、焊缝成影差等。实验发现，在送丝速度给定的情况下，匹配合适的电源电压可得到较好的焊接效果。利用燃弧阶段的焊丝熔化模型和短路过渡液桥失稳模型分析了电源电压对短路开始时液桥长度，以及短路过程中液桥失稳颈缩时的电流和所需时间的影响规律．从而可以解释水蒸气保护电弧焊在电源电压合适时可使短路峰值电流降低和短路时间缩短。从而使焊接过程稳定、飞溅减少。模型计算结果可用于指导正确选择焊接规范。     

基于多阈值与神经网络的旋转电弧图像飞溅分析

为探究旋转电弧飞溅产生原因及规律,针对高速相机采集的旋转电弧平堆焊的焊接图像,提出了一种基于掩膜的多阈值与BP(back propagation)神经网络组合方法识别焊接飞溅．多阈值法获取飞溅位置及其轮廓,再通过建立5特征值的BP神经网络模型识别飞溅．结果表明,对于具有灰度分布范围大、背景复杂的旋转电弧飞溅图像,该组合方法的识别准确率可达95.76%．同时,通过飞溅与焊丝位置的相位分析,飞溅最大数量相位均值为241.4°,即焊丝末端进入熔池后约0.14周期位置,主要是由焊丝末端熔滴与熔池接触导致电流激增,电流抑制不充分造成,该研究结果为旋转电弧焊接飞溅控制提供了依据．