弧焊逆变电源的输入性能分析与滤波电路参数优化

传统的逆变焊接电源对电网来说，本质上是一个带大电容的整流角载，其输入电流是一种尖角波，含有丰富的谐波分量。弧焊逆变电源的功率因数是畸变因子和位移因子的乘积，畸变因子表征了谐波畸变对功率因数的影响。为提高逆变电源的功率因数，必须采用谐波抑制技术降低输入电流的谐波畸变步。在弧焊逆变电源中采用LDC滤波电路，可以降低直流线上的电压纹波。通过优化参数设置，可以使弧焊逆变电源的功率因数提高到95%，电流谐波畸变率低到30%     

基于压电执行器的GMAW熔滴过渡控制

熔化极气体保护焊(GMAW)作为一种高效灵活的焊接方法,已得到了广泛应用,但在精密焊接应用较少,其熔滴过渡不易控制、焊接过程不够稳定是限制其应用的主要原因。在此提出以施加机械力的方式使熔滴发生可控的过渡行为,设计了以DSP为核心的压电执行器的控制系统,采用等速送丝和快速回抽相结合的熔滴过控制方案。以响应速度快,频率高的压电执行器为基础设计了焊丝挤压回抽系统结构,实现了焊丝的送进回抽功能。在该系统的控制下,实现了同一电流下不同频率的熔滴过渡行为和对焊接过程熔滴尺寸的控制。     

GMAW弧长测量与反馈方法的研究

弧长稳定性直接影响了焊接过程稳定性及焊缝成形,为使焊接过程稳定,获得高质量焊缝,通过焊接工艺试验研究了各部分电压变化对弧长的影响规律。针对硅青铜焊丝脉冲GMAW钎焊,搭建了熔滴过渡过程焊接电信号的同步采集试验平台,分析恒定电流情况下电弧弧长与电压的变化关系,同时采用MATLAB图像处理对弧长进行测量,并对试验数据进行处理和分析,得到各部分电压与弧长之间的关系。     

铝合金VP PMIG焊电弧过零稳定性

在薄板铝合金变极性脉冲熔化极惰性气体保护焊中,采用全桥高压脉冲双向稳弧方式,研究了高压稳弧脉冲电压幅值、脉冲持续时间、脉冲触发时刻、基值电流对焊接电流过零稳定性的影响.在小基值电流过零时,稳弧脉冲电压比基值电流对焊接电流过零稳定性的影响大.焊接电流过零的稳定性与稳弧脉冲电压的上升率有关,稳弧脉冲电压上升率有一个临界区间,使焊接电流过零时不稳定,采用稳弧脉冲电压上升率判断焊接电流过零稳定性,能够为铝合金VP PMIG焊焊接电流过零再引燃提供有效、可靠的依据.     

电容充电过程功率因数校正技术仿真

由于初始端电压低且目标电压建立过程长,电容充电过程的功率因数校正的研究、设计及其控制参数的选定存在其特有的难点。基于PSIM电路仿真软件,搭建单管反激电路及数字逻辑控制电路的仿真模型,根据所建立的仿真模型,完成了对纯容性负载充电过程的功率因数校正仿真。在电流断续控制模式中进行变频峰值电流断续和定频峰值电流断续的电路仿真对比,对数字逻辑控制电路进行改进优化,有效避免了充电初期冲击电流过大的问题;进行了不同充电频率下的电感电流波形仿真对比,得出了充电效率与功率因数的最优控制。采用定频峰值电流断续的控制策略,有效控制了电容充电过程的电流即恒电流充电,仿真结果取得了良好的功率因数。     

基于需求设计的并联结构相贯线焊接机器人

相贯线焊接接头是一种复杂的空间曲线焊缝形式,给焊接运动控制提出了较高的要求.本研究从相贯线数学模型出发,运用D-H方法建立运动学逆解模型,基于整体考虑实际焊接需求的机构设计与简化控制策略思想,提出一种具有四自由度的并联式焊接机器人实现整体旋转、升降及焊枪手腕机构的解耦控制.以一种斜插相贯线轨迹为例,通过运动仿真,初步验证了所设计的机构及控制策略的正确性.最终制作出并联结构相贯线机器人实物.本研究设计的机器人具有小型化、高刚度、运动解耦的特点,为实现精确的运动轨迹控制提供硬件准备.     

脉冲激光与电弧布置方式对铝合金焊接熔滴过渡与焊缝形貌的影响

以2219铝合金为基板，研究了不同脉冲激光-电弧布置方式下的熔滴过渡与焊缝形貌特征，分析了熔深增加的机理. 结果表明，当脉冲激光照射母材时，脉冲激光主要提供对母材的热输入，母材温度的增加有助于促进熔滴铺展，稳定熔滴过渡过程；当脉冲激光照射熔滴缩颈时，主要提供对熔滴的力输入，蒸发反力的作用下形成"一脉一滴"，显著提高熔滴过渡频率与熔滴飞行速度，增加了熔滴对熔池的冲击力，熔深增加；当脉冲激光交替的照射熔池和熔滴时，一方面能够对母材进行加热，有助于熔滴的铺展，另一方面能够提高熔滴过渡频率，提高焊缝的均匀性.     

新型低能量输入电弧焊接系统的研制

研制了由焊接电源和送丝系统两部分组成的低能量电孤焊接系统.焊接电源采用IGBT逆变技术,以数字信号处理器(DSP)TMS320F2812为控制核心;送丝系统以交流伺服电机作为送丝电机,通过软件设计了焊丝运动曲线.提出了专门的送丝控制和电流波形控制方案'通过焊接参数配合焊丝运动,实现了稳定的低能量焊接过程.试验结果表明'设计的低能量电孤焊接系统取得了一致性好的理想焊接电流、电压波形,焊缝成形美观,满足低能量焊接的要求.     

高频脉冲弧焊技术研究进展

脉冲电弧焊已被证明具有良好的焊接工艺性能,同时对焊缝成形及其微观组织的改善有明显效果,但对焊接“弧-源”之间的匹配关系尚未充分认识.文中通过回顾脉冲电弧焊的发展历史,对近年来高频脉冲(＞20kHz)电弧焊研究中取得的进展做了分析和讨论.并从“高频效应”入手,在焊接设备、电弧物理及工艺性能等方面阐述了高频能量激励下的电弧行为,探索了高频电弧的有效工作区间,利用多种测试手段对高频脉冲的作用、特点及效果加以验证.并针对高频电弧的工艺特点提出进一步的研究方向.     

激光扫描式焊接坡口信息传感方法

设计了激光扫描式焊接坡口信息传感器。采用高精度激光测距传感器在工件的坡口上方垂直于焊接方向扫描,获取传感器水平位移和距工件距离的数据二维曲线并进行数据预处理。处理后的数据经微分后得到一阶导数和二阶导数曲线,根据导数曲线的特点找出表征工件表面和坡口面的最优点集,应用最小二乘法对最优点集进行直线拟合,求直线的交点得到相应的坡口信息的特征点,从而获得坡口的信息。