短路过渡GMAW系统动态过程参数的研究

从全系统的角度研究了短路过渡GMAW系统动态过程参数的内在联系.以焊接回路模型为主体,进行了短路过渡GMAW过程全系统的动态模型建立,并在此基础上讨论了焊接电流的变化影响到焊丝熔化速度的动态变化,并进一步影响到焊丝伸出长度和液桥高度的动态变化.     

短路过渡GMAW系统中参数变化的预测分析

在建立了短路过渡GMAW系统动态模型的基础上，研究了与GMAW短路过渡过程有重要关系的动态参数，特别涉及到一些无法通过试验获取的参数的动态变化，并进一步讨论了有关参数间的内在联系。焊丝熔化速度与焊接电流变化规律一致，但在燃弧和短路的交替瞬间发生跳变；焊丝熔化速度直接影响到焊丝干伸长的变化和短路液桥高度的变化；短路期液桥的体积同时受到焊丝熔化和液桥金属向熔池过渡的影响。     

高速CO_2焊电弧能量检测与分析

设计了焊接电弧动态参数的检测系统,对CO2焊短路过渡中的电弧电压及焊接电流进行实时采集,使用Matlab软件统计分析电弧能量。在不同焊接速度下,对CO2焊的各个过渡阶段的电弧特性进行分析,研究电弧能量与熔滴过渡稳定性之间的关系。试验结果表明,通过对短路过渡过程中各个不同阶段的输入能量的控制,可提高焊接过程的稳定性,实现CO2焊的高速化。     

近似熵与熔滴过渡频率对表征CO2焊短路过渡过程稳定性的不同影响

基于不同电弧电压、气体流量、焊接速度下短路过渡CO2焊的焊接电流时间序列,利用P incus算法,评估了焊接电流的近似熵,分析了近似熵与熔滴过渡频率对表征焊接过程稳定性的不同影响.试验与数值分析证明在上述三种工艺条件下近似熵越大,焊接过程的稳定程度越高,然而熔滴过渡频率与焊接过程的稳定性变化趋势难以取得一致,因此焊接电流近似熵比熔滴短路过渡频率更为准确地刻画了焊接过程稳定性的动态变化,用于定量表征焊接系统的稳定性时优于熔滴过渡频率.     

短路过渡气体保护焊参数优化

在单片机控制逆变电源平台上,开发了短路过渡控制系统,设计了合适的电流波形控制方式.采用正交试验法进行方差分析,研究了不同波形控制参数对短路过渡的影响规律.结果表明,短路电流初始上升速度和燃弧电流下降速度对短路过渡的稳定性影响较大.短路电流后期的上升速度对平均燃弧时间的影响较大,但对短路过渡周期的稳定性影响较小.在正交试验的基础上,对波形控制参数进行了优化,实现了高度稳定的短路过渡,取得了较好的焊接效果.     

CO2短路过渡焊工艺参数优化的研究

由于CO2短路过渡焊接过程是一个非线性、时变的过程,所以对其焊接工艺参数的优化研究一直是焊接界的热点.运用正交试验,结合自行研制的焊接电弧动态小波分析仪对焊接电流、电弧电压、焊接速度等主要焊接工艺参数进行了优化研究.根据试验结果分析了主要焊接工艺参数与焊接质量之间的关系,为焊接工艺参数的优化及焊机性能的改进奠定了必要的基础.     

窄间隙GAMW焊接工艺参数对电弧稳定性影响

电弧电压、焊接电流、焊接速度参数取值不同对焊接电弧的稳定性产生的影响不同,文中分别对电弧电压、焊接电流、焊接速度选取不同的焊接工艺参数,通过采集焊接过程中的各项数据分析熔滴过渡过程及焊接电弧的稳定性。结果表明:电弧电压、焊接电流、焊接速度都会影响到熔滴的短路过渡频率。当电弧电压为22 V,焊接电流为220 A,焊接速度为13 mm/s时,焊接过程中电弧的稳定性好,飞溅小,熔滴过渡过程稳定,焊缝成形好;当电弧电压为20 V时,发生断弧现象的几率增大;焊接电流、焊接速度取值偏大或偏小都会影响熔滴的过渡频率发生变化。     

高速CO2焊短路过渡过程的分析

分析了高速CO2焊接过程中短路过渡参数对焊缝成形质量的影响。采用汉诺威焊接质量分析仪，研究了在高速焊接的情况下，燃弧时间与短路过渡周期的变化规律。通过对不同电流波形的实验研究，结果表明采用电流波形控制可以有效地改善焊缝成形。     

φ3.2药芯焊丝自保护堆焊工艺过程控制

对φ3.2 mm药芯焊丝自保护堆焊的短路过渡焊接工艺过程控制进行了研究。首先建立了适用于波形控制短路过渡焊接的试验研究系统,包括 IGBT逆变焊机、送丝和焊接小车控制系统以及单片机系统等。然后,试验研究了不同阶段的波形控制参数对φ3.2 mm自保护药芯焊丝的短路过渡焊接工艺过程的影响规律,并进行了参数优化。试验结果表明：通过对不同阶段焊接电流的有效控制,可以实现过程稳定、飞溅小、焊缝成形美观的短路过渡焊接,拓宽了φ 3.2 mm自保护药芯焊丝堆焊的焊接电流范围。     

基于小波分析仪的CO2焊机波形分析

对焊接过程中的电信号进行小波滤波处理后，可以在消去信号中噪声的同时．保持电信号的特征形状不失真。采用自行研制的焊接电弧动态小波分析仪。对2台IGBT逆变焊接电源的焊接过程进行了测试分析．为焊接电源检测和工艺评判提供了一个有效的途径。对比分析结果表明：提高电压恢复率、各理增加短路过渡电流上升率和短路峰值电流，能够有效提高焊接电源的动态性能，改善焊接工艺质量。     

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。     

CO2焊逆变式电源电子电抗的变结构控制仿真研究

介绍了一种适合用于CO2焊逆变式电源的电子电抗变结构控制方法.运用该方法和Matlab仿真工具,建立了电子电抗变结构控制仿真模型,并对电子电抗变结构控制的逆变式电源-电孤动态系统进行仿真.对比线性电子电抗控制和变结构电子电抗控制的不同结果,获得短路阶段电流初始上升率和后期上升率的不同,以及燃弧电流初始下降率和后期下降率的不同的电流波形,有效限制短路峰值电流,提高燃弧能量.试焊结果表明,电子电抗变结构控制的CO2焊逆变式电源对减小焊接飞溅和改善焊缝成形有着明显效果.     

新型逆变CO2焊机的控制原理与特点

依据CO2焊接工艺的特点，设计了一种电子电抗器控制的逆变弧焊电源。当短路发生后，电流先保持在一较低值，然后以斜率可以调节的双折线规律上升。在燃弧阶段，调节控制回路参数，控制燃弧电流的变化速度，保证充足的燃弧能量。设计了专门的引弧和收弧电路。试验表明，该焊机具有飞溅小，成形好，去球效果好，容易引弧等优点。     

高速短路过渡气体保护焊控制及工艺

在数字控制绝缘栅极晶体管逆变电源平台基础上,研究了短路过渡高速焊接工艺的参数匹配和波形控制规律.在焊接电流相同的条件下,随着焊接速度提高,最佳匹配电压逐渐降低.且硬特性的电弧可以在较低的电弧电压下具有良好的稳定性,适合高速焊接工艺.研究了燃弧电压下降速度和焊接热输入以及电弧稳定性之间的关系,降低燃弧电压下降速度可以提高焊接电弧能量,但应当使电弧电压调节到稳定值所需的时间略小于该工艺参数下的燃弧平均时间.结果表明,当焊接速度为1.5m/min时,焊缝外观美观,熔透均匀,符合集装箱侧板对接焊的质量要求.     

同步方波交流电源负半波时间随总电流增加而增加的原因

对同步方波交流电源（ＳＹＮＣＲＯＷＡＶＥ－３００（Ｓ）方波交流电源）的负半波时间随总电流增加而增加的原因进行了详细的试验研究和理论分析。结果表明：这种陡降特性的可控硅－电抗器式的交流电源的总电流的增加必须通过增加负半波的时间才能实现。这将会造成铝合金交流ＴＩＧ焊和等离子弧焊在大电流焊接时钨极严重烧损，降低电弧和焊缝成型的稳定性。该结论不但对更好地理解可控制硅－电抗器式方波交流电源的工作原理有重要的     

高速熔化极气体保护焊机理及工艺研究现状

针对高速焊接条件下的咬边问题,概述了熔池金属流体静力学模型、数值计算模型以及经验模型,并分析了各自的特点.介绍了目前高速熔化极气体保护焊的不同工艺.采用短路电流双折线控制或采用特殊的燃弧电流波形控制法,可以提高单丝焊接工艺的焊接速度;采用两台脉冲焊接电源协同工作的方式,可以实现高速焊接,改善焊缝成形.     

基于高速CCD摄像的短路过渡焊接熔滴检测与分析

建立了基于高速CCD摄像的熔滴图像检测和焊接电流、电弧电压同步采集系统,在给出短路过渡模式下的熔滴尺寸定义并简述基于MATLAB平台的熔滴尺寸与电弧信号分析系统的基础上,对平特性电源短路过渡CO2焊接熔滴尺寸变化特征及其与工艺性能间的关系进行了试验研究.结果表明,熔滴尺寸呈分散性较大的正态分布(1～2倍焊丝直径),过大或过小的熔滴尺寸均不利于短路过渡焊接过程的稳定性.根据熔滴的形成和过渡过程,初步分析了影响熔滴尺寸的主要因素及控制熔滴尺寸的途径,即短路过程结束后焊丝端部的残余液态金属量和燃弧能量的随机性导致了熔滴尺寸的不确定性,对其进行有效控制将提高熔滴尺寸和短路过渡过程的一致性,进而改善短路过渡CO2焊接的工艺性能和焊接质量.     

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.     

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.     

减小CO2气体保护焊飞溅的研究现状与展望

简述了CO2短路过渡焊的飞溅机理，主要从改善电源外特性、波形控制、一元化控制、智能控制等方面综述了当前广泛使用的电控方法。随着以新型功率电子器件为基础的逆变技术的发展，智能型的波控方法是当前减小CO2短路过渡焊飞溅的主要电控方法。