双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊“弧长-电流”双路闭环控制

针对新型双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊过程极不稳定、焊缝成形差的问题,模拟分析了焊接参数之间的影响规律,提出了通过旁路送丝速度控制旁路弧长、通过旁路电流控制母材电流的"弧长-电流"双路闭环控制方案并进行了控制模拟分析与预测.在此基础上,采用快速原型试验系统,利用Matlab/Simulink,进行了"弧长-电流"双路闭环控制焊接试验并与模拟结果进行了对比、验证与分析.结果表明,采用"弧长-电流"双路闭环控制方案,可以在有效地解决焊接过程稳定性问题的同时保证流经母材电流的稳定,并得到了成形良好的焊缝.     

双丝旁路耦合电弧MIG焊嵌入式控制系统设计及实现

设计并实现了双丝旁路耦合电弧MIG焊嵌入式控制系统,并进行了控制试验.控制系统包括:主控板、送丝控制板和焊接参数显示模块,系统以32位ARM7微控制器LPC2124为基础,可采集并显示焊接参数,控制旁路弧长,控制母材电流.三块电路板之间采用基于RS-485接口和Modbus协议的总线结构连接,可进行数字化通信.通过控制试验表明:该嵌入式控制系统可以对旁路电弧和母材电流进行控制,满足双丝旁路耦合电弧MIG焊的控制需求,使得焊接过程稳定进行,并得到成形良好的焊缝.     

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.     

CO2焊接弧长控制模型

通过对CO2焊接的弧长控制进行了研究，提出了通过同时调节送丝速度和弧焊电源输出电压来保证焊接弧长基本不变的方法。根据能量定律、欧姆定律等基本定律，以及电弧静特性、电弧物理特性及焊缝成形基本原理，建立了CO2焊接过程中电弧电压、电流等主要参数的数学模型。试验表明，当焊接工件与焊炬喷嘴之间的距离发生较大变化时，根据模型进行调节，可以保证不同干伸长条件下焊接电弧弧长基本不变，焊缝成形基本一致。     

一般问题

20106014CO2焊接弧长控制模型/严春妍…//焊接学报.-2005,26(6):69~72通过对CO2焊接的弧长控制进行了研究,提出了通过同时调节送丝速度和弧焊电源输出电压来保证焊接弧长基本不变的方法。根据能量定律、欧姆定律等基本定律,以及电弧静特性、电弧物理特性及焊缝成形基本原理,建立了CO2焊接过程中电弧电压、电流等主要参数的数学模型。试验     

CO_2气体保护焊电弧稳定性评价指标研究

本试验采用汉诺威焊接质量分析仪对电弧电压和焊接电流信号进行采集,并自动生成电压电流波形图、电弧电压和焊接电流的概率密度分布图(PDD图)及短路时间、燃弧时间、加权燃弧时间、短路周期的频次分布图(CFD图),并分析电弧过程的电特性,找到熔滴过渡以及焊缝成形的主要影响因素。结果表明:电弧电压和电流对短路过渡有明显影响。电弧电压影响电弧稳定性、飞溅大小、焊缝熔宽等。电压偏低,过渡过程不稳定,飞溅较大;电压偏高,将会出现混合过渡;当电弧电压在18V时,电弧稳定性较好。焊接电流影响焊丝熔化速度、过渡频率、飞溅大小、焊缝质量等。电流偏低,出现断弧现象,焊缝成形差;电流过高,飞溅大,电弧不稳定,出现无效短路;焊接电流在160 A左右焊接电弧较稳定,飞溅少,焊缝成形好。     

全数字控制I/I模式三闭环脉冲MIG焊

提出了一种基于DSP控制的全数字脉冲MIG/MAG控制方法,即自适应电压补偿控制技术的I/I法,该方法可以保证熔滴为一脉一滴过渡.根据送丝速度优先,建立不同材料和丝径的焊接数据库,每个脉冲周期都检测弧长的变化并及时调整熔化能量,同时采用干伸长实时补偿技术以维持弧长恒定.分析了该方法调节原理并建立三闭环系统控制框图.样机试验结果表明,所提出的方法是可行的,具有通用性,在干伸长变化时能够实现等弧长控制,焊接过程稳定,焊缝成形美观.     

双丝旁路耦合电弧高效MIG焊方法及控制系统

提出了新型双丝旁路耦合电弧MIG高效焊接方法,理论分析证明其有利于高效焊接过程,但焊接试验表明该方法在开环情况下焊接过程极不稳定,焊缝成形差.分析了双丝旁路耦合电弧开环不稳定的原因,提出了双丝旁路耦合电弧MIG焊闭环控制方法,采用基于xPC实时目标机技术建立了双丝旁路耦合电弧控制硬件系统,运用Mat-lab/Simulink工具开发了其控制系统的快速原型.结果表明,模糊控制器的控制效果可以满足稳定焊接的要求.在此基础上进行了高效焊接试验,与传统MIG焊方法相比可大幅提高焊接效率.     

逆变CO_2焊接电源动特性对焊缝成形影响分析

介绍了逆变CO_2气体保护焊接电源的动特性要求,设计了一种双闭环控制的电子电抗器,内环为电流负反馈,外环为电压负反馈。整个焊接过程中,电压反馈实时监控电弧负载状态,使得系统具有良好的自身调节能力。分析了电子电抗器的控制原理,在短路过渡的短路阶段和燃弧阶段使用不同的电子电抗器参数,使两个阶段电源动特性合理匹配。通过试验研究了在恒定电弧平均电压和恒定送丝速度下,电源动特性对焊缝成形的影响规律,结果表明,随着燃弧阶段时间常数与短路阶段时间常数的变化,电流平均值也发生相应变化,导致焊缝熔深变化。随着燃弧阶段时间常数的增大,焊接平均电流减小,焊缝熔深减小,而随着短路阶段时间常数增大,焊接平均电流增大,焊缝熔深增大。     

脉冲电流相位差对双丝P-GMAW焊电弧稳定性及焊缝成形的影响

利用焊接过程参数与过程图像同步采集系统,研究了平均电流均为150 A时两脉冲电弧的电流相位差对电弧稳定性和焊缝成形的影响.结果表明,脉冲电流相位差为零(两电弧同相位)时,两峰值电弧相互吸引并融为一体,两基值电弧互不影响,焊接过程稳定,断弧现象很少,焊缝成形良好;随着脉冲电流相位差的增大,断弧现象逐渐增多,焊缝在宽度上出现不均匀;脉冲电流相位差为180°时,基值电弧被峰值电弧强烈吸引,以弧形跨越两焊丝之间的空间后融入峰值电弧中,弧长显著增长,断弧现象严重,重新引弧时引起较多飞溅,焊缝成形较差.     

CO2气体保护焊的新型全数字化波形控制技术

对于逆变弧焊电源,采用基于 DSP 的全数字控制策略.针对短路过渡 CO2 气体保护焊特点,提出了准恒压全数字化新型波形控制策略,不再根据输出电压区分短路和燃弧过程,使得短路和燃弧过程过渡自然,适应于所有的焊接工艺,提高了系统的适应性.同时在短路初期采用瞬态电流抑制技术减少了飞溅,建立了包含实时燃弧能量补充机制的全数字化电压电流瞬时反馈的全数字三闭环控制模型.结果表明,所提出的全数字化软开关控制策略灵活、可靠;所采用的数字波形控制技术适应性好、灵活、焊接过程稳定、焊缝成形优良.

Abstract：

According to the characteristics of short circuit transfer of CO2 gas metal arc welding, a novel full digital waveform control scheme called quasi-constant voltage control is presented for inverter type arc welding power based on DSP. Short circuit and arc ignition process are not judged according to the output voltage and transfer process between them is smooth. The strategy is also applied to all welding conditions. Initial current at the instant of short-circuit is suppressed to reduce spatter generation. A triple closed loop control model including real time energy compensation for the arc state based on instantaneous voltage and current feedback control is estabhshed. Flexibility and reliability of the proposed fully digitalized softswitching control strategy is validated by experimental results of 400 A welding machine. The experimental results show that proposed digital waveform control scheme is applicable for different wire feeding speed conditions, and the welding process is stable and the welding bead appearance is good.     

基于弧压反馈的薄板GTAW智能熔透控制

薄板GTAW的熔透控制是保障其焊接质量的关键,而焊接熔透的智能传感与识别是其中的核心难题. 传统的焊缝背面直接视觉传感可以有效提取熔透控制信息,但是往往因为可达性受限而不能使用. 因此,文中对基于GTAW弧压电信号的传感焊接熔透进行研究,基于弧压反馈提取焊接熔透信号,进而调节焊接电流波形保证焊缝均匀熔透而不发生烧穿. 试验采用4 mm厚热轧钢板、3 mm厚冷轧钢板进行表面堆焊. 结果表明,在不同电流形式下堆焊试验中验证了控制原理,反馈智能调节,变散热条件以及变间隙试验均可得到较美观的焊缝.     

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。     

熔化极气体保护焊的直接自适应控制

焊接电流和电弧长度是熔化极气体保护焊(GMAW)焊接过程的主要状态变量,决定了熔滴的过渡过程、热量输入和焊缝成形.文中在分析GAMW焊接工艺过程的基础上,建立了焊接电流和电弧长度的数学模型,采用基于二次型性能指标的直接自适应控制算法,通过调节焊接电源输出电压和送丝速度的大小,使焊接电流和电弧长度能跟踪参考模型的输出.同时,针对实际应用中难以检测的电弧长度,建立了电弧长度估计模型,实现了对电弧长度的软测量.结果表明,该算法可以实现弧长和电流的精确控制.     

广东省自然科学基金资助项目（S2012010009058）；深圳市基础研究基金资助项目（JCYJ20140509172609165）；深圳市科技应用示范资金资助项目（KJYY20140530172729046）

在阐述弧焊机器人焊接工艺的电弧特性的基础上,分析了电弧长度控制系统的原理,采用模块化建模思想建立弧焊机器人电弧控制系统模型。基于所建模型进行了焊接机器人恒压、恒流送丝模型集成、仿真与分析,通过对比普通PID控制算法和增益调整型模糊PID控制算法在弧焊机器人弧长控制中的效果的基础上,提出了一种有效的焊接机器人恒压、恒流送丝的控制算法。所建模型和弧长控制算法的研究对于弧焊机器人熔池深度智能化过程控制的进一步深入研究具有一定的参考价值。     

逆变弧焊机电弧推力自适应控制系统

在焊接电流确定的条件下,引弧瞬间的焊机输出电压反映了焊接电缆长度、截面积以及连接情况等重要信息。本研究装置是基于MC68HC11单片机控制的逆变焊机电弧推力自适应的控制系统,首先通过对引弧瞬间焊机输出电压的实时检测,实现了电弧推力拐点电压随焊接电流及焊接电缆长度,截面积等改变而自动;然后通过对焊接电弧 实时检测与模糊处理控制焊机的输出电流,从而使MMA手工电弧焊的以推力控制具有很强的自适应能力。     

Correction factor based double model fuzzy logic control strategy of arc voltage in pulsed MIG welding

0Introduction Improvedstabilityofweldingarclengthhasbecome increasinglyimportantforhigherweldingquality.Thesta bilityofweldingarclengthisdependentontwoaspects: oneistheintrinsicself adjustmentofarc,anotheristhe effectoftheweldingconditionparametersandthe…     

The alternate wire-feed control in the automatic CO2 arc welding

In the automatic CO2 arc welding, the alteration of the vertical distance between the welding torch and the workpiece has a strong effect on the welding parameters such as welding current and voltage, with the result that the appearance and quality of weld are not steady. To weaken the influence of the distance alteration, a method is put forward in the paper. The method is that the alternate wire-feed control is used for compensating the welding current. On the basis of theoretical analysis, a static numerical model for alternate wire-feed control is established. The experiments show that the model-based regulation of the wire feed rate can compensate the welding current and ensure the appearance of weld. When the alteration of vertical distance between the torch and the workpiece is greater, not only is the wire feed rate regulated, but the output voltage of the power source is adjusted to ensure the appearance and quality of weld.     

水下焊接脉动送丝机构的研制

研制了一种用于水下焊接的脉动送丝机构。仿真试验表明，该机构能准确地按照“一送一停”的方式稳定送丝。同时，送丝机构的控制系统与水下焊接专用电源相配合，停止送丝时，焊接电源输出高电平，焊丝返烧并形成熔滴；开始送丝后，焊接电源输出低电平，熔滴依靠送丝动量向熔池过渡。水下焊接结果显示，采用该送丝机构能控制短路频率，焊接电流电压波形工整，焊接过程稳定，水下焊接成形美观。