三种脉冲MIG焊中值波形控制方法研究

针对脉冲焊逆变电源焊接过程中熔滴过渡可控性差的问题,利用中值波形控制工艺方法,对自行设计的PIC软开关的逆变电源设计了前中值、中中值、后中值三种中值波形工艺试验;对三种控制方法的焊接过程进行了分析和评定,大量工艺试验结果表明:调节适当的中值电流和中值时间,可以使熔滴大小可调,实现一脉一滴的熔滴过渡.三种方法下,中值电流、中值时间变化时,对焊接质量的影响规律有一定区别,但其最佳参数非常接近.     

一种基于DSP的脉冲MIG焊波形控制方法的研究

在基于DSP的弧焊逆变电源的数字控制系统上,针对脉冲MIG焊熔滴过渡过程的控制,提出了中值波形控制方法,采用前中值波形控制方法对钢进行焊接试验,研究了中值电流和中值时间对焊接过程的影响规律,得出了新工艺方法及与之相匹配的工艺参数.结果表明:当中值时间固定,中值电流较小时,焊接过程不稳定,易产生短路或断孤现象;中值电流较大时,中值阶段的作用与峰值阶段的作用相同,收不到预设的效果;当中值电流为一理想值时,焊接效果较好.当中值电流固定,中值时间较短时,不足以过渡熔滴;中值时间过长,易产生短路过渡;当中值时间为一理想值时,焊接效果较好.     

GMAW-P焊后中值脉冲波形控制工艺

一脉一滴是GMAW-P焊最理想的一种过渡形式.为了获得这种过渡形式,需要焊接脉冲波控参数之间的良好配合.结合仿真与试验研究,从能量的观点研究了在后中值波形控制方法中两个关键脉冲参数--中值时间和中值电流对GMAW-P焊的影响.试验表明;当设置适当的中值电流和中值时间时,能向熔滴过渡过程提供合适的能量,有利于实现一脉一滴,熔滴过渡过程的可控性好,焊接过程稳定,焊缝质量好.     

脉冲MIG焊熔滴过渡中值波形的控制策略

针对脉冲MIG焊熔滴过渡过程的控制，提出中值波形控制策略的新工艺方法，详细阐述了中值电流及中值时间对焊接过程熔滴过渡的影响规律。采用中中值波形控制方法对钢进行焊接试验，确定了最佳的中值电流和中值时间。试验结果表明，中值电流较小时出现瞬时短路，中值电流较大时失去了中值阶段的作用，中值电流为一理想值时焊接效果较好。在确定了中值电流给定为理想值的基础上，得到了中值时间为一理想值时焊接效果较好，中值时间较小时不会过渡熔滴，而中值时间较大时会在中值阶段过渡多个熔滴的结果。     

中值时间对脉冲MIG焊熔滴过渡过程的影响

对脉冲MIG焊而言,由于熔滴过渡过程是一个多干扰、强耦合、复杂的非线性过程,因此,很难对其进行有效的控制.设计了一种新的工艺方法:中值波形控制策略,即在满足一脉一滴的过渡形式下,通过波形控制来保证熔滴的大小一致,可有效控制熔滴过渡过程,焊接效果较好.实验结果表明:当中值电流为一理想值时,中值时间太短,中值阶段所起的作用非常小,达不到所设计的要求;中值时间过长,易产生短路过渡;中值时间为一理想值,焊接质量良好.     

双丝焊协同模式电弧特性研究

利用高速摄像、电信号采集系统记录了Fornius CMT TWIN设备四种协同模式下焊接5083铝合金时双丝焊接电流电压波形和熔滴过渡过程,并分析了电流电压波形的特征、弧长变化规律和熔滴过渡方式。结果表明,双脉冲模式时,前后丝脉冲段时间一致,脉冲频率主要由维弧段时间决定,熔滴过渡以射滴过渡为主;双CMT模式时,前丝由较长时间的类脉冲波段和较短时间的类CMT波段组成,熔滴过渡分别为射流过渡和短路过渡,后丝完全以CMT方式过渡,熔滴过渡以短路过渡为主;前丝脉冲+后丝CMT或前丝CMT+后丝脉冲混合模式中,CMT波形未发生变化,而脉冲波形的电流和电压产生波动。电流电压变化和熔滴过渡是造成弧长变化的重要影响因素。前丝脉冲模式时焊缝熔深和熔宽大,而后丝CMT模式时焊缝余高大。     

脉冲MIG焊熔滴过渡及电流波形控制

脉冲MIG焊是一种平均输入电流较低的焊接方法,能适合多种金属的全方位焊接,焊接效率较高,具有广阔的应用领域。文章分析了MIG焊熔滴过渡的类型,特点以及形成条件,介绍了多种控制熔滴过渡的焊接电流波形,搭建实验平台分别对碳钢和铝合金进行了后中值波电流焊接的实验,实验验证了后中值波是一种合适的焊接电流控制波形,焊接过程稳定,采集的实时电流与电压信号工整有规律,电弧声柔和,飞溅少,焊缝成形较好。     

高气压环境下脉冲电流控制对熔滴过渡的影响

高压环境对焊接电弧和熔滴过渡有很大的负面作用,试验以脉冲MIG焊电流电压波形、U-I相图和熔滴过渡图为主要评价手段,分析了压力环境对脉冲MIG焊的影响规律,总结了脉冲峰值电流和脉冲基值电流的优化对焊接电弧和熔滴过渡稳定性的改善作用. 结果表明,压力环境使电弧燃烧激烈,熔滴过渡不稳定. 脉冲峰值电流的优化能有效提高高气压环境下焊接电弧和熔滴过渡的稳定性. 相比之下,脉冲基值电流的优化虽然对电弧燃烧的稳定性有积极作用,但是效果相对较小. 高压环境下脉冲电流的优化为焊接的稳定性提供有效的技术手段.     

后中值电流波形脉冲MIG焊调制工艺研究

后中值电流波形带有中值电流阶段控制熔滴过渡,在碳钢上有较好的效果。铝合金薄板材料的特点决定了其焊接难度比较高。高斯函数曲线的波形平滑,能量集中,用来调制后中值电流能够产生冷热交替的强弱脉冲群,并且焊接输入电流的平均值较低,是一种新型的铝合金材料焊接方法,在2 mm厚度的铝合金薄板成功进行了焊接试验。通过分析试验采集的信号,发现焊接电流电压波形规整、分布有规律,重复性好,能量输入集中,弧长稳定,证明了焊接试验过程平稳。焊缝外观鱼鳞纹清晰工整,表面光亮,熔高和熔深合适,无焊穿和塌陷现象;电弧声柔和,焊接过程飞溅很少。     

高气压环境下脉冲MIG焊熔滴过渡不稳定现象分析

应用高速摄像系统和电信号采集平台观察、分析了高气压环境下脉冲MIG焊的熔滴过渡过程。高压环境对熔滴过渡过程有很大负面作用,电流电压波形紊乱,峰值电流波动性变大,还有低电压等不稳定情况发生;U-I相图集中程度不高,边缘族线不清晰,随着压力增加相图呈发散趋势;熔滴过渡过程有喷射过渡、短路过渡和大滴过渡等多种过渡形式,并且熔滴尺寸不一,形状各异。观察分析脉冲MIG焊熔滴过渡过程,有利于高气压环境下焊接工艺的优化和改善。     

An analysis of butt joints in a railway viaduct

Summary

Undercut and/or humping are generated when the arc length in high-speed pulsed MAG welding is too high, and spatter is generated if it is too low. Refinement of the droplets from the wire and simultaneous maintenance of one droplet transfer per pulse avoid short-circuiting in a short arc and enable spatter and highspeed/high-efficiency welding to be rendered compatible with each other. The requirements are to maintain a stable droplet shape during one droplet transfer per pulse, to maximise the welding speed limit without spatter generation, and to develop a technology for arc length shortening at the limit of short-circuiting by wire droplet refinement as objectives basically centred on pulsed MAG welding. This paper describes an investigation of the factors controlling droplet transfer through a division being made into the driving force imparted to the droplets and the deformability of the weld metal receiving this force as well as a method of droplet refinement based on resolution of these aspects. Through the simple rectangular wave pulse of a high peak current being set for a short time using an inverter-type pulsed power source at a constant wire diameter to increase the electromagnetic pinch force, one droplet transfer per pulse is possible on condition that the droplet volume is reduced by around 30% as compared with that obtained using a conventional power source with a chopping transistor on the secondary side. To increase the droplet deformability, the wire composition can be changed to achieve one droplet transfer per pulse on condition that the droplet volume is reduced by 20%. These droplets also show the same surface tension as conventional droplets as well as a lower viscosity coefficient. Through a combination of a pulsed current waveform and improved wire properties, the droplet volume can be reduced to around one half that of conventional droplets. The critical speed of spatter- and defect-free welding is then increased as an improvement immediately applicable on an actual automotive mass production line.     

激光对脉冲MIG焊熔滴过渡的改善作用

采用脉冲熔化极惰性气体保护焊（MIG）的方法焊接304不锈钢,在试验中利用电信号采集系统和高速摄像进行同步采集,研究熔滴过渡情况. 结果表明,送丝速度调节适当时,可以实现一脉一滴的射滴过渡形式. 送丝速度偏大时,焊接过程中会夹杂部分瞬时短路过渡,短路时间小于1 ms,影响焊接过程的稳定性. 当采用激光-脉冲MIG复合焊时,对瞬时短路现象有改善作用. 在一定范围内,激光功率增加,瞬时短路过渡出现的次数减少,改善作用增强. 当激光功率达到一定阈值时可完全消除瞬时短路现象,实现一脉一滴的过渡形式,焊接过程稳定. 即激光的加入提升了焊接品质与焊接效率.     

CO2弧焊电流波形的多参数自寻优智能控制

研究并提出了一种CO2气体保护焊电流波形的多参数自寻优智能控制法,电流波形的模糊寻优计及弧焊过程特征参数的综合影响,并在表征短路过渡综合性能的特征综合值作为弧焊过程定量评价和目标实时寻优的函数。在波控参数基值的基础上,基于综合性能寻优过程采用三级模糊调节算法,对电流波形参数分步调节寻优。该法实际上将双输入三输出式的波控参数模糊控制系统化为多路,开关性的双输入单输出式的模糊控制,通过短路及燃弧初始阶段的电流波形控制参数的模糊自寻优,逐步使波控参数和焊接规范参数达到和谐匹配,以实现焊接过程熔滴的稳定可控过渡,改善焊接过程的综合性能。     

基于能量平衡短路过渡动态过程的仿真

通过焊接电源系统回路模型,考虑了焊丝端部的热焓变化,以及熔滴的能量平衡,提出并建立了较为精确的CO₂焊短路过渡动态过程仿真模型. 通过该模型探究了焊接参数匹配和不匹配时,电流信号波形变化趋势以及多个特征参数(均值电流、峰值电流、谷值电流、短路频率、短路时间和燃弧时间)与实际的对比情况,并进行了相关的特征参数误差分析. 结果表明,该模型基本能全面与实际相符合. 从而为短路过渡仿真建模在工程中的进一步应用奠定了理论基础.     

铝合金脉冲MIG焊机研制

铝合金在高速列车制造中,占有很重要的地位。铝合金因其独特的时有特殊的要求。本文研制的脉冲ＭＩＧ焊机,主电路采用大功率晶体管作为主控元件,从铝合金ＭＩＧ焊特点出发,采用电流脉冲技术控制铝合金ＭＩＧ焊熔滴过渡行为,在整个焊接电流范围内,均得到小滴流过渡,电弧挺度好,熔滴过渡均匀。脉冲参数采用一元化调节,操作方便,只要给定送比脉冲参数由焊机内部自动产生,实现了自适应控制。铝合金ＭＩＧ焊在不同的状态有不同     

CO2气体保护焊短路过渡过程的闭环实时控制

为了减少CO2气体保护短路过渡焊的飞溅,本文提出了短路过渡过程的闭环实时控制思想并进行了试验研究。在熔滴与熔池发生短路及液体小桥爆断这两个最容产生飞溅的时刻,利用大功率电子关元件切换焊接回路外串电阻的方法及时降低焊接回路中的电流。在前一时刻维持较低电流至溶滴与熔池充分接触,在后一时刻维持较低电流至熔滴过渡完毕,该方法能有效地抑制由瞬时短路造成的大颗粒飞溅和由电爆炸产生的细颗粒飞溅,实现了CO2气体保护焊短路过渡过程的闭环实时控制。