数字化交流伺服CO2焊推拉送丝系统

以运动控制卡对转动惯量小、响应速度快的交流伺服电机控制为核心,采用缓冲器为桥梁,研制了等速送丝和推拉送丝相结合的CO2推拉送丝系统.设计了基于编码器速度负反馈的PWM送丝调速电路,可以有效补偿负载变化和电网电压波动造成的转速变化,控制精度高、送丝稳定.以交流伺服电机为基础,设计了推拉送丝机构,实现了焊丝的送进-回抽.根据推拉送丝CO2焊接的特点,设计了焊丝的运动曲线,通过对运动控制卡的编程实现了焊丝的实时送进-回抽控制.该系统抗干扰能力强、工作稳定,最高推拉送丝频率可达90 Hz.     

推拉送丝焊接设备及工艺

构建了由焊接主电源、控制系统、送丝系统三部分组成的推拉送丝焊接系统。焊接主电源采用全桥逆变技术,控制系统以高性能数字信号控制器dsPIC6011为控制核心,送丝系统的电机采用了交流伺服永磁同步电机。设计了特定的电流输出和焊丝运动波形控制方案,通过两者协同工作来实现稳定的焊接过程;通过焊接实验研究了燃弧初期电流值和其保持时间不同数值间匹配下对焊接过程能量输入和焊丝熔化速度的影响规律,表明本系统可应用于薄板焊接。     

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.     

基于PMAC的交流伺服CO2脉动送丝系统的研究

采用PMAC2-PC104运动控制卡对转动惯量低、响应速度快的交流伺服电机进行控制.研制了实时控制CO2焊脉动送丝系统.设计了信号隔离接口电路,将焊接过程的各种信号实时传递给运动控制系统.根据CO2焊接工艺参数规划了焊丝的运动参数.通过对PMAC运动控制卡PID参数和其他运动参数的配置,以PLC程序和运动程序组合的方式实现了由短路/燃孤信号触发的实时控制的脉动送丝短路过渡CO2焊接过程.系统送丝稳定,最高脉动送丝频率可达90Hz.     

低热输入推拉送丝CO2焊接工艺

传统短路过渡过程熔滴过渡随机发生,短路与燃弧时间比例范围较大,燃弧与短路期间的能量分配比例也随之起伏不定.推拉送丝CO₂焊接系统利用焊丝的送进-回抽与波形控制相结合的控制方式,促使熔滴在较小的电流下进行过渡,实现稳定可控的短路过渡CO₂焊接过渡.通过焊接参数的合理选定,控制回抽焊丝强制熔滴过渡,可有效减小等效燃弧电流I_ea和等效燃弧电压U_ea,从而降低热输入量.当推拉送丝系统中焊丝的送进与回抽时间相等时,焊接过程中短路/燃弧的时间也大致相同,无较大波动,燃弧与短路能量分配比例也较为稳定,可以控制在一个较小的值.结果表明,采用相同送丝速度时,推拉送丝短路过渡燃弧期间能量远小于传统的短路过渡,采用推拉送丝CO₂焊接系统可实现过程精密控制的低热输入短路过渡的焊接过程.     

基于交流伺服电机的推拉丝送丝系统研究

为了减小焊接过程中的热输入和飞溅,设计了高频率推拉丝送丝系统。介绍了以Lenze交流伺服电机为核心的推拉丝送丝系统的组成、工作原理以及设计过程。对设计的送丝系统进行了大量送丝试验以及用高速摄像观测了送丝过程。实验结果表明,设计的推拉丝系统可以实现稳定的高频率(50Hz以上)推拉送丝,该系统与数字控制弧焊电源相匹配,即可实现低能量输入GMAW功能。     

逆变式CO_2气体保护焊机的数字化控制技术

基于MC68HC11E1单片机,通过数字控制技术实现了短路过渡CO2焊接的波形控制和频率控制,兼顾了焊缝成形和焊接飞溅,焊接电缆阻抗的在线检测和反馈提高了系统自动适应焊接条件变化的能力。同时通过对硬件和软件系统的合理设计,实现了逆变式CO2焊机的焊接参数预设与显示、焊接时序控制、焊丝种类和直径选择、焊接引弧和收弧等的数字化控制,所有设置值、给定量与反馈量均输入单片机进行分析处理,然后对电源的输出电压与电流、以及送丝系统进行精密控制。有效的抗干扰措施保证了系统工作的可靠性。该系统提高了逆变焊机的智能化程度及应用的适应性能。     

新型低能量焊接工艺参数对熔敷速度的影响

新型低能量焊接技术(New Low Energy Welding Technology,简称NLE)是一种新型焊接方法,采用推拉送丝方式完成熔滴过渡,焊接过程无飞溅并能有效降低焊接热输入。NLE焊接系统通过电流输出和焊丝运动相互匹配,两者协同工作实现稳定焊接。通过焊接工艺试验深入研究燃弧峰值电流I_1、保持时间T_1、送丝速度v_1、焊丝送进延时时间T_4、焊丝回抽速度v_2及焊丝回抽延时时间T_5等控制参数对焊丝熔敷速度的影响规律。结果表明:随着I_1、T_1、v_1、v_2和T_5的增大,焊丝熔敷速度增大,并且I_1和T_1对焊丝熔敷速度的影响较显著,而v2和T_5对焊丝熔敷速度的影响不明显,随着T_4的增大,焊丝熔敷速度逐渐减小,适当调节焊接控制参数可以有效控制焊丝熔敷速度。     

推拉脉动送丝机的研究

推拉脉动送丝CO_2焊是一种新的焊接工艺,它的焊接过程稳定、飞溅小、成形有较大改善,熔滴的短路过渡完全可控。本文介绍了一种送丝性能稳定、可靠的推拉脉动送丝机及其工作原理,分析了送丝稳定性的影响因素。     

低能量焊接工艺控制参数对熔滴尺寸的影响

低能量过渡焊接技术(Low Energy Transfer Welding Technology,简称LET)是一种新型焊接方法,它采用推拉送丝的方式完成熔滴过渡,焊接过程无飞溅,并能有效降低焊接热输入。LET焊接系统通过电流输出和焊丝运动相互匹配,两者协同工作实现稳定焊接。由于熔滴尺寸直接影响熔敷速度,通过焊接工艺试验,深入研究燃弧峰值电流I_(ap)、保持时间T_(ap)、送丝速度v_(z2)、焊丝送进延时时间T_1、焊丝回抽速度v_(f1)及焊丝回抽延时时间T_3等控制参数对熔滴尺寸的影响规律。结果表明:随着I_(ap)、T_(ap)、v_(f1)、T_1和T_3的增大,熔滴尺寸增大,而v_(z2)对熔滴尺寸的影响不明显,适当调节焊接工艺参数能够有效控制熔滴尺寸。本研究为深入了解LET焊接工艺过程,有效调节焊接熔敷速度奠定了良好的实验基础。     

基于ARM微控制器的CO2电弧焊全数字化逆变电源设计

采用基于ARM7TDMI-S内核的LPC2131微控制器设计了一种全数字化控制的CO2电弧焊逆变电源,完成了硬件电路和软件程序.在设计方案中采用了独立的送丝系统和全桥逆变主电路,选择了送丝速度作为其它焊接参数控制的基准.充分利用了片内软硬件资源,ARM控制器产生一路双边沿PWM脉冲并转换输出,通过电流、电压检测以分时进行短路电流和燃弧电压控制.其硬件结构简单可靠,控制软件可通过升级接口更新算法.文中介绍了设计思路和方法,对全数字化焊接电源研究和开发具有参考价值.     

基于DSP的斜特性式脉冲CO_2焊数字化电源

以数字信号处理器DSP为主控芯片,设计了一种斜特性式脉冲CO2焊数字化电源.采用新型的斜特性算法在焊接过程中自动调节电源外特性斜率,实现了电弧在大范围内的稳定性.设计方案采用了独立的送丝系统和全桥逆变主电路,选择了燃弧平均电压作为其它焊接参数控制的基准.充分利用了片内软硬件资源,产生一路控制信号并转换成双边沿脉冲输出,计算维弧所需要的外特性斜率,通过电弧电压自动调节,保持电弧稳定.系统硬件结构简单可靠,控制软件可通过仿真器并行接口更新算法.结果表明,该斜特性脉冲电源工作稳定,可靠性高.     

GMAW焊送丝机PWM可逆调速系统

目前普遍使用的晶闸管送丝机系统,存在动作噪声大、寿命低、系统响应速度慢、功率因数低等缺点,难以满足高质量GMAW焊的需要.采用特制的高频可逆调速电机驱动电路配合低惯量的印刷电机,研制了一种适用于GMAW(熔化极气体保护焊)焊接电源的新型可逆调速送丝系统.试验证明,该送丝系统送丝平稳可靠,送丝速度的线性度好,可调节范围宽,电枢电压惯性小,完全可以满足高质量GMAW焊工艺对送丝系统性能的要求.     

CO2焊电参数与熔滴过渡图像同步采集分析系统

基于LabVIEW,采用高速摄像机和多路传感数据采集系统,开发了一套CO2焊短路过渡过程电参数波形与熔滴过渡图像采集分析系统.通过软件延时弥补电参数采集系统与图像采集系统的启动延迟时间差,实现了同步采集.系统可对采集到的电参数进行处理,得出反映熔滴过渡状态和稳定性的特征参量.通过焊接试验,实时采集不同焊接条件下电参数及熔滴过渡图像,对电参数与短路过渡过程的相关性进行了分析.     

三电极高速CO2双边角焊工艺参数对焊缝成形影响

在传统双电极角焊焊接工艺基础上,为了进一步提高焊接效率,采用三电极高速CO2双边角焊工艺,分析不同焊接工艺参数对焊缝成形参数的影响.结果表明,采用不同极性组合的焊缝成形参数差别不大;随着速度的减慢和焊接工艺参数的增大,脚长、熔深和熔宽均呈增大趋势,但焊脚长度有一个最大值限制.下脚长、上脚长受中间焊枪的指向位置影响更为明显,当左右两侧焊枪对中时,脚长最小.另外,随着焊丝之间距离的增大,脚长和熔宽逐渐减小,余高随焊丝距离增大而增大,但差别不大.     

Optimization of microstructure at Ni-C steel joint by friction stir welding with CO2 cooling

The effect of additional cooling by splaying liquid CO₂ during friction stir welding (FSW) on the microstructure change in the stir zone of Fe – 24 wt%Ni – 0.1%C alloy steel was investigated. When the cooling rate after the stirring increased by the adoption of a faster welding speed and the use of CO₂ cooling, a larger amount of retained austenite with lath martensite was present in the stir zone. The room temperature tensile test clarified that the retained austenite contributes to the high strength without loss of elongation due to the transformation-induced plasticity (TRIP) effect.     

基于Surface Evolver的小电流CO2焊熔滴自由过渡的数值模拟

为实现小电流CO2焊熔滴自由可控过渡,需对此条件下熔滴的受力状态和临界过渡尺寸及其影响因素进行研究.为此在主要考虑斑点电磁阻力、重力和表面张力的前提下,建立了基于Surface Evolver的CO2焊熔滴形态的数值模型,依据能量最小原理仿真获得了静力平衡状态下自由过渡熔滴的形态.进而重点研究了斑点电磁阻力对熔滴过渡临界尺寸的影响.结果表明,电流负脉冲可消除斑点阻力使熔滴由托起状态转为自然下垂,为下一步实现附加外力小电流的熔滴自由过渡提供了依据.