基于脉冲控制器的埋弧焊设备改造及参数标定

埋弧焊是一种重要的焊接方法,在工业生产中占有非常重要的地位。为了追求高效,焊接时多采用较大的焊接速度和焊接电流,这会造成组织粗化,焊接质量下降。为了解决这些问题,人们提出了脉冲埋弧焊方法。为实现低成本的脉冲埋弧焊功能,文中在普通的埋弧焊机上接入脉冲控制器,来实现脉冲埋弧焊功能,阐述了普通埋弧焊机的改造方法,并对改造后的埋弧焊机的电参数进行重新标定,同时试验改造后系统的正常使用功能和参数的准确性。     

国家体育场（鸟巢）预埋件的焊接新工艺——埋弧螺柱焊

介绍了埋弧螺柱焊的特点、命名和升级换代产品——RSN（M）5—2500／3150埋弧螺柱焊机。采用埋弧螺柱焊方法焊接的国家体育场（鸟巢）所需预埋件——φ20mm钢筋“T形焊”,其焊缝外观、焊接接头的力学性能符合有关标准的规定;宏观金相和金相组织,经检验均能达到预埋件对焊接的要求。埋弧螺柱焊进行的钢筋“T形焊”,现已达到φ32mm,而且还能进行板条“T形焊”,是一项值得推广的焊接新工艺。     

焊接工艺对DH36耐蚀船板钢焊缝金属组织与耐蚀性能的影响

分别采用埋弧焊、药芯焊丝CO_2气体保护焊和焊条电弧焊工艺对DH36耐蚀船板钢进行对接焊,然后在模拟油船货油舱下底板的腐蚀环境中进行腐蚀试验,研究了焊接工艺对焊缝金属组织和耐蚀性能的影响。结果表明:在3种焊接工艺下,焊缝金属的组织均主要由先共析铁素体、侧板条铁素体和针状铁素体组成;与焊条电弧焊和气体保护焊相比,采用埋弧焊得到的焊缝金属的耐蚀性能最优,这源于埋弧焊较高的热输入导致针状体素体数量减少;在三种焊接工艺下,焊缝金属中夹杂物的尺寸、分布均相似,它们对焊缝金属耐蚀性能的影响基本相同。     

一种高效焊接技术——添加合金粉末埋弧焊

采用普通埋弧焊和添加合金粉末埋弧焊技术,焊接了２０Ｇ和１６ＭｎＲ钢,结果表明,添加合金粉末埋弧自动焊技术能够采用大线能量（因为添加的合金粉末改善了焊缝组织,焊缝深宽比显著提高,而焊缝及ＨＡＺ组织晶粒没有粗化）,焊接工艺性能良好,焊接熔敷速率是传统埋弧焊的２倍,接头角变形明显减小,焊接接头的力学性能满足要求。     

埋弧自动躺焊

埋弧自动躺焊是一项新的焊接技术,它具有埋弧自动焊和躺焊的一些主要特点。这一焊接新工艺特别适于埋弧自动焊接效果欠佳的厚工件的焊接,如工件厚度大于20～25毫米的平焊直线焊缝和角接直线焊缝,并可一次成型,其焊接质量优于埋弧自动焊和躺焊,而且不用焊条和焊丝,仅用普通圆钢和焊剂,焊接效率特别高。1.工艺原理及特点埋弧自动躺焊是将经过处理的圆钢,放置于水平直线或角接直线焊缝上,在圆钢的一端和工件上接焊机电极(如图所示),在圆钢的另一端与工件之间引火起弧,利用自动焊剂埋弧,电弧在自动焊剂复盖下,随圆钢的逐渐熔化而移动,最后完成埋弧自动焊接过程。     

窄间隙技术在渭河工程容器中的应用

1 前言 近20年来,随着电站锅炉向高参数、大容量的发展和大型石化容器设备的更新换代,采用的板材越来越厚,使用条件日益苛刻,对产品质量的要求不断提高。普通的埋弧焊、电渣焊工艺方法很难满足厚壁高压特殊容器的技术要求。为此世界各工业发达国家先后开发并应用窄间隙埋弧焊工艺。窄间隙埋弧焊与普通埋弧焊相比具有许多优点:熔敷金属较少,节约焊接材料和电能,提高焊接生产效率;焊缝金属的物理—化学均一性较高,改善了焊接接头的力学性能,降低了焊接线能量和熔敷金属量;焊接应力与变形较小,热影响区宽度小,焊接质量高。     

交流机主轴窄间隙埋弧自动焊工艺分析与焊接

交流机主轴是交流机的重要零件之一,为焊接结构件.介绍主轴窄间隙埋弧自动焊焊接接头的设计、焊接材料的选择和焊接工艺参数的确定.     

高效埋弧焊工艺及设备的研究进展

埋弧焊具有自动化程度高、焊接质量稳定、生产效率高、无弧光、烟尘少等优点,在制造业中得到广泛应用.在埋弧焊过程,电弧在焊剂覆盖的区域里燃烧,难以直接观察到焊接工艺过程,影响了埋弧焊工艺研究的深入.首先分析了国内外在埋弧焊熔滴过渡方面的研究进展,确认渣壁过渡是埋弧焊熔滴的主导过渡形态;在此基础上,分析了影响埋弧焊焊缝成形的主要因素,进一步总结分析国内外关于埋弧焊电流波形控制方面的研究成果,并探讨焊接电流波形对焊缝成形及质量的影响规律;最后,从控制技术与功率变换技术两大方面深入探讨了埋弧焊焊接电源的国内外发展状况.数字化控制技术的普及和基于第三代宽禁带半导体器件SiC MOSFET的功率变换技术的进步将进一步推动埋弧焊工艺及设备向高频化、绿色化和高效化方向发展.     

高效埋弧焊工艺及设备的研究进展

埋弧焊具有自动化程度高、焊接质量稳定、生产效率高、无弧光、烟尘少等优点,在制造业中得到广泛应用.在埋弧焊过程,电弧在焊剂覆盖的区域里燃烧,难以直接观察到焊接工艺过程,影响了埋弧焊工艺研究的深入.首先分析了国内外在埋弧焊熔滴过渡方面的研究进展,确认渣壁过渡是埋弧焊熔滴的主导过渡形态;在此基础上,分析了影响埋弧焊焊缝成形的主要因素,进一步总结分析国内外关于埋弧焊电流波形控制方面的研究成果,并探讨焊接电流波形对焊缝成形及质量的影响规律;最后,从控制技术与功率变换技术两大方面深入探讨了埋弧焊焊接电源的国内外发展状况.数字化控制技术的普及和基于第三代宽禁带半导体器件SiC MOSFET的功率变换技术的进步将进一步推动埋弧焊工艺及设备向高频化、绿色化和高效化方向发展.     

高效埋弧焊工艺及设备的研究进展

埋弧焊具有自动化程度高、焊接质量稳定、生产效率高、无弧光、烟尘少等优点,在制造业中得到广泛应用.在埋弧焊过程,电弧在焊剂覆盖的区域里燃烧,难以直接观察到焊接工艺过程,影响了埋弧焊工艺研究的深入.首先分析了国内外在埋弧焊熔滴过渡方面的研究进展,确认渣壁过渡是埋弧焊熔滴的主导过渡形态;在此基础上,分析了影响埋弧焊焊缝成形的主要因素,进一步总结分析国内外关于埋弧焊电流波形控制方面的研究成果,并探讨焊接电流波形对焊缝成形及质量的影响规律;最后,从控制技术与功率变换技术两大方面深入探讨了埋弧焊焊接电源的国内外发展状况.数字化控制技术的普及和基于第三代宽禁带半导体器件SiC MOSFET的功率变换技术的进步将进一步推动埋弧焊工艺及设备向高频化、绿色化和高效化方向发展.     

Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源焊接参数对焊缝熔深的影响

试验研究Nd:YAG激光 脉冲MAG电弧复合热源焊接过程中焊接参数对焊缝熔深的影响.研究结果表明,复合热源焊缝熔深随电弧功率和激光功率的增大而增大,随焊接速度的增大而减小,并且在相同参数下,复合热源焊缝熔深稍大于激光焊缝熔深而显著大于脉冲MAG焊缝熔深.对于不同焊接电流,光丝间距在0～3 mm内复合热源焊缝取得最大熔深,且取得最大熔深的光丝间距与焊接电流大小有关;复合热源焊缝熔深在离焦量为2 mm时取得最大值.试验结果分析表明,在激光 电弧复合热源焊接过程中激光功率不仅决定复合热源焊缝熔深,而且可以极大地提高焊接速度:MAG电弧也可提高Nd:YAG激光焊的热效率.     

基于周期平均值外特性的脉冲MIG焊弧长稳定性研究

通过对脉冲熔化极惰性气体保护(Metal inert gas,MIG)焊脉冲平均电流电压变化率的计算,提出脉冲周期平均值外特性曲线,并对弧焊电源脉冲周期平均值外特性曲线和电弧静态性曲线的动态稳定工作点进行详细分析,得出利用脉冲平均值外特性控制脉冲MIG焊的控制策略。同时运用双闭环控制实现了基于弧压反馈的I/I模式控制数字化弧焊电源,此电源能在送丝速度稳定情况下自适应弧长扰动变化,实现脉冲弧焊过程一脉一滴熔滴过渡。通过弧长阶跃试验表明,脉冲弧焊过程中焊丝熔化速度快速跟踪弧长变化,具有良好的弧长动态调节性能,保持弧长动态稳定,即焊接过程稳定,焊缝成形良好,同时验证了分析过程正确性和设计过程的可行性。     

活性激光电弧复合焊接法研究

为了进一步提高激光电弧复合焊接的熔深,提出活性激光电弧复合焊接法。在氧气的保护下,用小功率光纤激光在待焊焊件表面进行预熔处理,使表面熔化生成一层氧化层,然后用激光电弧复合焊接覆盖氧化层,达到增加熔深的目的。结果表明,激光预熔后进行激光电弧复合焊接,电弧明显收缩,熔深增加1.5倍左右,表面成形良好。激光预熔后,焊缝含氧量增加,熔池表面张力温度系数由负变正,使得复合焊接熔深增加。研究工艺参数对焊缝熔深和熔宽的影响,随着激光预熔功率的增加,熔深增加熔宽减小;随着电流的增加,熔深熔宽都增加,但激光预熔后的焊道增加更快。随着复合焊接速度的增加,熔深和熔宽都减小。随着复合焊接中激光功率的增加,熔深增加,对熔宽的影响较小。利用活性激光电弧复合焊接法,可以得到较为细小的焊缝组织,提高焊接接头的抗拉强度,能达到母材抗拉强度的95%,且面弯和背弯180°后未出现裂纹,表明接头具有良好的韧性。     

视觉传感螺旋钢管埋弧焊内焊焊缝自动跟踪系统

针对螺旋钢管埋弧焊内焊,研制一种基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统。以视频摄像机为传感器,在焊接点前方300 mm处检测递送边钝边棱边。对视频信号进行放大、整形和二值化处理,获得对应于钝边棱边的脉冲信号,以帧中心为基准,利用单片机进行偏离方向判断及偏差值计算,并将偏差信号以脉冲方式送入交流伺服电动机驱动器,由交流伺服电动机控制焊枪滑移台移动,确保焊丝实时对准焊缝。试验结果表明：采用视频摄像机识别钝边棱边实现焊缝自动跟踪的方法是可行的。系统响应周期小于50 ms,跟踪精度达±0.3 mm。     

超音频脉冲TIG焊电源的双DSP并行全数字控制系统

文中采用数字信号处理器TMS320LF2407构建共享外部存储器的双DSP并行控制系统,将其用于控制基于2套桥式逆变直流主回路并联调制模式的新型大功率超音频直流脉冲TIG焊电源.所研制的并行控制系统实现了焊接电源2套主回路双端PWM控制的冗余备份输出,同时也实现了2套主回路恒流反馈控制系统的并行采样、并行滤波及数字PID反馈控制算法的并行运算.焊接试验的超音频直流脉冲电流输出特性验证了DSP并行全数字控制系统的有效性.     

活性剂增加铝合金交流A-TIG焊熔深机理研究

采用多组元活性剂AF305进行铝合金交流A-TIG焊时,熔深达到传统TIG焊的3倍以上。进行了交流、直流正接和直流反接A-TIG焊,发现极性不同时活性剂对熔深的影响也不同。研究了强制电弧收缩对交流焊熔深的影响,发现弧根整体收缩并不是AF305增加交流A-TIG焊熔深的主要机理,熔深显著增加主要与焊渣成片分布有关。对焊渣进行了SEM形貌观察和EDS成分分析,并采用氦弧焊证实了焊接过程中焊渣在熔池表面成片分布,电弧斑点极大收缩。向AF305活性剂中添加铝粉改变焊渣分布,研究焊渣分布与熔深的关系,证实了焊渣成片分布能增加焊接熔深。认为焊渣成片分布使得电弧斑点极大收缩,斑点压力以及电弧和熔池内的Lorentz力增强,最终焊接熔深显著增加。     

单端正激逆变式弧焊电源的输出功率

通过对单端正激逆变式弧焊电源的研究，提出其输出功率的数学表达式。研究表明，输入电路的型式和脉冲变压器的磁芯尺寸影响和限制逆变式弧焊电源的输出功率。同时，脉冲变压器漏感和输出整流二极管反向恢复时间的存在会导致输出脉宽的减小，也影响逆变电源的输出功率。     

Study of mechanism of activating flux increasing weld penetration of AC A-TIG welding for aluminum alloy

When multi-component flux AF305 is used as surface activating flux for an aluminum alloy, the weld penetration of activating flux-tungsten inert-gas (A-TIG) welding is over two times more than that of conventional TIG welding. Using A-TIG welding with the modes of alternating current (AC), direct current electrode negative (DCEN) and direct current electrode positive (DCEP), respectively, the flux differently affects weld penetration when the polarity is different. After studied the effect of compelled arc constriction on weld penetration of AC welding, it is believed that the constriction of the whole arc root is not the main mechanism that flux AF305 dramatically improves weld penetration. The penetration has a relationship with the separate distribution of slag on the weld surface. Then, an observation of scanning electron microscopy (SEM) and an electronic data systems (EDS) analysis of slag were performed respectively. The separate distribution of slag on the weld pool during welding and the great constriction of arc spots were confirmed by TIG welding with helium shielding gas. The relationship between slag distribution and weld penetration was studied by adding aluminum powder into flux AF305 to change the distribution of slag. During welding, the separate distribution of slag on the weld pool results in the great constriction of arc spots, an increase in arc spot force, and an increase in Lorentz force within the arc and weld pool. Finally, the weld penetration is increased. __________ Translated from Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2006, 42(5): 45–49 [译自: 机械工程学报]     

波控短路过渡CO_2焊接恒频自适应控制系统

针对短路过渡ＣＯ２焊接工艺的特殊性,基于熔滴与熔池短路阶　段电源输出回路电阻的变化特征,确定了有利于消除瞬时短路及提高熔滴过渡规则性的焊接　电源输出电流波形。在对短路过渡频率及焊丝伸出长度进行实时检测的基础上,采用ＭＣ６８ＨＣ　１１Ａ１单片机为主控ＣＰＵ,　建立了焊丝伸出长度变化前馈补偿—短路过渡频率负反馈控制的波控短路过渡ＣＯ２焊接恒频自适应控制系统,以提高焊接工艺过程的稳定性、抑制焊丝伸出长度变化对焊接工艺过程的扰动。     

IGBT逆变弧焊机可靠性的探讨

本文就IGBT逆变焊机可靠性的问题进行了探讨。介绍了逆变主电路的设计及器件的选择对可靠性的影响；讨论了逆变焊机中过电压、过电流的保护电路。文中还就驱动电路的应用及控制电路的抗干扰问题进行了讨论。