ZX5—1000型弧焊整流电源外特性的控制

以带平衡电抗器的双反星形主回路的ＺＸ－５型弧焊电源为对象，对电源静态外特性的形成与控制进行了分析，着重就空载电压的保证与自然下降段电压的提高，陡降段的控制，外拖段的形成等方面提出了新的控制方式，并介绍了相关控制电路的原理。     

ZX5-630晶闸管弧焊整流器的研制

ZX5-630是三相桥式全控整流电路晶闸管弧焊整流器，它的电压输出波形稳定，采用焊接电流、电压截止负反馈闭环控制系统和恒流外拖特性的控制电路，使焊接电流从100—630A线性连续可调，并具有电弧推力、长、短弧和引弧电流连续可调、电压网络补偿的功能。可使用各类焊条焊接低、中碳钢和合金钢等大型工件，同时具有电弧气刨功能，受到用户的青睐。     

晶闸管整流手弧焊机外拖特性的研究

针对焊机的外拖特性，提出了一种新型直流焊机的外拖控制方式，并给出了电路简图。     

气体火熖切割中的后拖量

气体火焰切割中的后拖量是一个耐人寻味的問题。后拖量的大小,直接影响到切割質量,且与各种切割参数有密切关系。本文所述及的試驗結果,都是利用氧—乙炔焰切割的。 [后拖量的形成与特性] 鋼板被切割后,在截口上可以看到一些曲綫(見图1)。这些曲綫称为拖     

零电压零电流PWM弧焊逆变电源工作过程分析及仿真

全桥零电压零电流脉宽调制变换器在全桥零电压脉宽调制变换器的基础上增加一个可饱和电感和阻断电容,使一次电流在箝位续流时段很快衰减到零并保持,滞后臂的功率器件实现了零电流关断,超前臂的功率器件实现了零电压开通.一方面使得具有关断拖尾电流特性的IGBT应用到了全桥软开关变换器中,另一方面解决了关断损耗,减小了占空比损失.详细分析了全桥零电压零电流脉宽调制变换器的工作原理,在此基础上,通过在MATLAB7.0中建立可变电感的模型代替可饱和电感,对主电路进行了建模和仿真.模型运行后得出与理论分析相吻合的结果,证明了模型的准确性.同时,获得一套满足超前臂零电压开通,滞后臂零电流关断的主电路仿真参数.     

气动电磁阀动态特性优化

动态特性是衡量电磁阀性能的重要指标，同时也是最难解决的问题之一。通过建立某型号气动电磁阀的AMESim模型并进行动态特性优化仿真研究，分析不同控制方法对其动态特性的影响。通过仿真发现，当采用12 V和24 V单电压控制时，随着控制电压的升高，气动电磁阀打开时间缩短，关闭时间延长，达不到提高动态特性的目的；在分析原因后，提出24 V加4 V双电压控制方式，气动电磁阀打开时间和关闭时间均有所降低，但降低幅度不大，效果不明显；在分析本质原因后，提出三电压控制方式，最终气动电磁阀的打开时间由16 ms降低到9 ms,关闭时间由61 ms降低到11 ms,有效提高了气动电磁阀的动态特性。并通过试验验证了仿真的有效性。     

弧焊发电机下降及平外特性控制

用于野外焊接施工的弧焊发电机,有时需要有下降特性和平特性的双重输出外特性。通过采样焊接电流和焊接电压的瞬时波形,直接通过运算电路得到控制IGBT导通的脉冲信号,用于调节同步发电机的励磁电流,对弧焊发电机的外特性进行快速的控制,可实现在电弧负载变化范围内对焊接电流的快速响应。通过改变焊接电压反馈和焊接电流反馈的深度,可使弧焊发电机获得下降特性和平特性两种输出。下降外特性输出具有下降带可调外拖的特点,在野外大口径管道焊接中可用于焊条电弧焊进行根焊;平特性输出用于等速送丝气体保护自动焊进行填充及盖面。     

双零软开关弧焊逆变电源

全桥零压零流脉宽调制变换器在全桥零电压脉宽调制变换器中增加一隔直电容，使原边电流在箝位续流时段很快的衰减到零并保持，固定臂的功率器悠扬是零电流开关，移相臂的功率器件是零电压开关。这关，这样，一方面使具有关断拖尾电流特性的IGBT可以很容易的用到全桥软开头变换器中，另一方面大大减少了变换器的附加环路能量，同时具有小的占空比损失，低的副边寄生振荡和宽的软开关切换的负负载范围等优点。最后，采用上述研究成果研制了一台10kW级采用FB-ZVZCS-PWM变换器的软开关弧焊逆变电源样机，温升试验表明，研制的软开关焊机的温升比同类型的硬开关焊机的温升低近20℃，大大减少了焊机的开关损耗，同时，由于焊机的功率元件是零开关，大大减少了器件的电压，电流应力，使弧焊逆变电源的可靠性得以大幅度提高。     

焊接与切割设备的使用和维修(一)——电焊机分类及焊接电源的特性

介绍了电焊机的分类，焊接电弧的产生与特性及其对焊接电源静特性、动特性、空载电压、调节特性的要求，对电弧电压自动调节系统和电弧自身调节进行了分析说明，指出不同的焊接方法应选用不同静外特性的焊接电源。     

等离子喷涂的电弧伏安特性

等离子弧的伏安特性决定电弧功率的大小，从而影响喷涂粒子的熔融状态，进而影响了涂层的质量。等离子喷涂过程电弧伏安特性受多种因素的影响。通过改变气体的种类和流量、喷嘴几何尺寸（孔径和压缩角）来研究这些因素对电弧伏安特性的影响。结果表明，电弧电压在一定范围内随着主气流量的增加而增加；氢气流量对电弧电压影响显著；氮气对电弧电压的影响比氩气大；在喷嘴总长度相同的情况下，电弧电压随着压缩角的增大而减小，随着孔径的减小而减小。     

斜特性式脉冲CO2焊电源自适应控制方法

在脉冲CO2焊设备采用恒流控制电流波形时,其外特性也就变为恒流特性,这样就需要在恒流闭环控制CO2焊脉冲电流波形的基础上采用相应措施,来保证CO2焊电源具有足够的电弧电压自动调节性能.从电弧能量控制的角度,研究了通过控制CO2焊燃弧过程峰值电流时间的途径来闭环自动调节脉冲CO2焊电弧电压的斜特性式控制方法;提出了以脉冲式CO2焊逆变电源外特性斜率为判据的控制算法,使脉冲CO2焊电源输出外特性斜率可调.结果表明,斜特性脉冲CO2焊电源能在焊接过程中自适应调节电弧电压,并可通过改变电源外特性斜率来定量调节电源对弧长的自动调节强度.     

一种基于亚射流的PMIG焊电弧电压控制方法

针对熔化极脉冲氩弧焊(PMIG焊)主要采用恒流控制和等速送丝的焊接方式,提出了一种基于亚射流的PMIG焊电弧电压控制方法;其控制原理是对每个脉冲周期的平均电弧电压进行检测,当平均电弧电压在亚射流区域内,则完全依靠其在亚射流区域内固有的自身调节能力进行调节,当平均电弧电压超出亚射流区域后,在其它焊接参数不变的条件下,通过改变基值时间来改变脉冲周期内的平均电流值,从而改变焊丝熔化速度,提高电弧调节能力和抗扰动能力.结果表明,采用该控制方法可以显著改善焊接电弧的动态响应特性,有效抑制电弧电压的扰动,焊缝成形均匀一致.     

焊条电弧焊培训中弧长超限报警电路的设计

焊条电弧焊培训的初始阶段,操作人员需要通过较长时间的练习才能掌握对弧长波动的控制,既耗材又耗时.针对上述问题,根据孤长和电弧电压的关系,设计了一种弧长超限报警电路,该报警电路包括电压取样电路、电压比较电路和报警发生电路.在空载和正常焊接操作时,报警电路不工作;在弧长过长、超过正常的范围时,电路发出报警声,提醒操作人员调...     

高气压环境下脉冲MAG焊稳定性及其电弧电压补偿

统计分析了不同环境压力下脉冲MAG焊的电流电压波形和数据,探讨了其概率密度分布规律与高气压环境下焊接电弧稳定性的关系. 结果表明,随着环境压力增大,能量损失加剧,焊接过程越不稳定. 为了获得高气压环境稳定的焊接过程,采用提高电弧电压的方式来补偿电弧能量损失. 在0.3和0.5 MPa压力环境下,电弧电压分别提高3和5 V时,焊接过程可与常压环境相当. 提高电弧电压方式对高气压环境下焊接稳定性的提高具有显著的作用,该研究可为高气压环境下脉冲MAG焊参数优化匹配提供理论依据与试验基础.     

水下湿法药芯焊丝焊接电弧稳定性

利用焊接电弧电压信号的标准差和差异系数的倒数作为评价电弧稳定性的指标,通过试验研究了不同工艺条件下水下湿法药芯焊丝焊接的电弧稳定性．建立了湿法焊接电弧稳定性的敏感度模型,分析了各工艺参数如焊接电流、电弧电压、焊接速度和水深对湿法药芯焊丝焊接电弧稳定性的影响．结果表明,水深增大时,焊接电弧稳定性变差,特别是在浅水区域,增大水深可显著降低电弧稳定性;焊接速度增大,电弧稳定性变差;焊接电压对电弧稳定性影响很大,适当提高焊接电压可提高电弧的稳定性．     

窄间隙焊接钨极动态运动轨迹多自由度控制

在厚壁管、压力容器及电站锅炉的窄间隙全位置焊接中，钨极运动轨迹是动态的。根据窄间隙全位置焊接工艺要求，从钨极运动轨迹角度，提出了钨极运动轨迹综合控制方案，通过对钨极柔性接触引弧轨迹上的各参数作用机理研究，提出钨极柔性接触引弧控制方法；根据钨极摆动轨迹分析，提出基值电压控制弧长和基、峰值电压值分别控制弧长两种方案；为避免在窄间隙U形坡口两侧壁出现“爬弧现象”，设计了焊缝横向运动轨迹计算机控制自动跟踪系统；根据全位置焊接重力对钨极纵向运动轨迹影响特点，设计了基于单片机控制的弧压传感可变增益PID弧长控制器。     

双丝间接电弧氩气保护焊的熔滴过渡与电弧形态

用高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧氩弧焊的熔滴过渡及电弧形态和电弧电压之间的关系进行了深入分析.结果表明,熔滴过渡和电弧电压、电弧形态的规律性变化存在密切的对应关系.熔滴形成、长大、脱离焊丝端部的规律性变化使极性斑点间距及弧柱电阻发生变化导致了电弧电压的波动,从而使电弧形态发生由暗到明、由小到大的规律性变化.随着焊接电流的增大熔滴的过渡形式发生变化,熔滴尺寸减小.不同的熔滴过渡形式其电弧电压的波动也有所不同,射流过渡电压波动较小,而短路过渡电弧电压的波动最大.     

弧电压对等离子射流温度脉动的影响

电弧等离子体射流中的湍流是等离子体射流的典型物理现象之一。射流的脉动将直接影响射流温度的脉动,而以往的研究认为射流存在一个处于稳定状态的核心区域,本文采用电弧等离子体光谱诊断及数字高速摄影的方法对常压电弧等离子体射流进行了研究,采用了傅立叶变换的方法分析弧电压和射流光谱强度信号,发现电源的交流分量和阳极弧点运动对整个射流的脉动特性都有影响。射流并不存在一个处于稳定状态的核心区域,相反从谱线强度脉动与弧电压脉动的FFT分析图中可以看到,射流的脉动主要是由电弧电压的脉动造成的。     

Welding current prediction in GMAW and UGMAW processes using response surface methodology

Abstract

Among all process variables in gas metal arc welding (GMAW) process, welding current is the most influential variable affecting heat input and weld quality. Its dependence on other process variables in GMAW and universal gas metal arc welding (UGMAW) processes (which makes use of a specially designed torch to preheat the filler wire independently, before its emergence from the torch) has been investigated using four factor five level central composite rotatable design to develop relationship for predicting welding current, which enables to quantify the direct and interactive effects of four numeric factors, namely wire feedrate, open circuit voltage, welding speed and electrode stickout and one categorical factor preheat current. Mathematical models developed show that welding current increased linearly with increaseing wire feedrate and open circuit voltage, whereas it decreased with increasing electrode stickout and preheat current. Numerical optimisation was carried out, and the optimal solutions generated indicate that under the same input conditions higher deposition rates are achievable in UGMAW process.     

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。