旋转电弧CO2焊接焊缝成形的敏感度分析

在焊接生产中经常遇到需要进行全位置焊接的场合,采用旋转电弧焊接可获得美观的焊缝成形。旋转电弧CO2焊接的参数众多,而且参数组合对焊缝成形的影响很大。在此对旋转电弧实心焊丝CO2仰焊的焊缝成形与焊接参数的关系进行研究,采用敏感度分析技术,研究焊接参数对熔深和熔宽的影响。研究结果表明,旋转直径和焊接速度对熔宽的敏感度的绝对值最大,说明可以通过调节旋转直径和焊接速度来改变熔宽;增大旋转直径和减小焊接速度,熔宽明显增加。旋转频率越高,导电嘴至工件距离(CTWD)越大,则焊缝熔宽越窄。本研究结果对旋转电弧仰焊工艺参数的制定有指导作用。     

外加磁场对CO2焊飞溅的控制机理

用纵向磁场控制CO2气体保护焊飞溅，以低碳钢Q235为试验对象，在不同焊接工艺参数下进行了有、无外加纵向磁场的焊接对比试验，并且改变外加磁场的大小，测试了不同磁感应强度下的焊接飞溅率。探讨了外加纵向磁场控制焊接飞溅的机理。试验表明，在一定的焊接规范下，外加纵向磁场能有效地控制CO2焊短路过渡中的焊接飞溅，获得较好的工艺效果；同时，存在一个最佳的磁场范围，在这个范围内，磁场对飞溅的控制效果较好。     

波控CO2短路过渡焊的电弧行为

在基于CO2短路过渡焊存在的飞溅和成形问题的物理本质所提出的波形控制方案的基础上，对CO2短路过渡焊波形控制过程中存在的断弧和电弧偏吹等电弧行为进行了电参数波形检测和高速摄影研究，分析了所采用的波形控制方案在特定条件下存在的问题，指出了在波形控制燃弧阶段进程中应注意控制的精确化而不是波形之间简单的切换，这样才能保持燃弧过程及整个短路过渡过程的稳定性。     

基于时频分析的CO2焊接电弧信息提取

利用Choi-Williams分布二次型时频分析方法研究CO2焊接过程所采集的电弧电压信号,获得信号的时频分布图。通过时频图像信息提取,进一步获得焊接过程特征信息,即信号的能量谱密度和瞬时频率估计。结果表明,利用Choi-Williams分布可以描述弧焊过程中电弧电压信号的时频能量分布。在时频分析基础上进行电弧信息提取,可以得到短路、断弧等物理现象的时间特征及瞬时频率信息。电弧特征信息的奇异点表现出明显不同的瞬时频率特性,以此界定电弧物理过程。     

基于偏最小二乘回归方法的CO2焊飞溅模型

在分析短路过渡飞溅形成机理的基础上，以过渡周期为基本单元，采用统计分析方法从焊接过程电信号中提取特征参数，基于变异系数的分析方法反映了过程的均匀程度。由于特征参数间存在较强的相关性，采用偏最小二乘回归方法建立飞溅模型。实现飞溅量对特征参数的回归。试验结果表明，基于偏最小二乘方法的回归模型有较高的实用性和一定的精度，为研究CO2气体保护焊飞溅问题提供了新的途径。     

用具有可饱和电感的逆变器减小CO2焊飞溅

短路液桥爆断前几百微秒内所积聚的能量，直接影响着短路过渡ＣＯ２焊飞溅水平的大小。本文针对普通ＣＯ２焊逆变电源的动态性能不能逃跑短路过渡ＣＯ２焊波控方法的要求，焊接电源难以实现在液桥爆断前迅速减小电流的问题，提出了一种在波控方法中采用可饱和电感作为ＣＯ２逆变焊机续流电感的方案。理论分析和试验效果证明，此种方法可以大大改善逆变电源的动态性能，显著提高了短路液桥缩颈过程中电流的衰减速度，从而减小了短路液     

CO2焊接逆变电源-电弧系统的仿真

由于短路过渡CO2焊接电弧负载的非线性与时变性的特点，CO2焊接电源-电弧系统的研究与设计有其固有的难点。作者采用在控制领域最具影响的MATLAB软件，在对CO2焊接电弧建模、逆变电源-电弧系统建模的基础上，仿真了波形控制CO2焊接逆变电源-电弧系统的动态过程，并且在模拟示波器上输出了CO2焊接电弧的几个典型参数的动态波形。通过计算机仿真，提出了CO2焊接过程平衡长度的概念，揭示了焊接过程平衡长度的物理过程，CO2焊接过程平衡长度的变化范围必须是大于零、最大值是几毫米(具体值与焊接参数有关)的数量程度。给出了波形控制CO2焊接逆变电源-电弧系统的控制结构，通过仿真可以看出短路过渡CO2焊接逆变电源控制参数对系统的影响规律，辅助优化设计系统。     

CO2激光作用下直流TIG电弧特性分析

文中借助高速摄像和激光功率计等先进手段,研究了CO2激光与直流,TIG电弧垂直相互作用时激光对电弧特性的影响.激光功率越高,电弧静特性曲线下移幅度越大,电弧电功率越低,而电弧总功率越高.电弧电流越小、激光作用位置越靠近阴极,电弧电压下降幅度越大.激光作用引起电弧体积膨胀主要发生在激光作用位置到阳极之间的区域.结果表明,激光作用电弧后,电弧静特性曲线下移,体积膨胀,电弧电功率下降,而总功率增加.     

CO2焊接过渡过程的仿真

深入探讨了CO2焊的短路过渡行为，试图通过计算机仿真的方法对CO2焊短路过渡过程中的各种参数进行定量的分析。简化了焊接电源及弧长的数学模型。根据焊丝直径、送丝速度确定电感对燃弧的影响关系函数。把电感与短路峰值电流的关系近似为一个分段函数的数学模型。在根据切合实际的条件进行适当简化的基础上，确定了数学模型的边界条件，利用数值模拟的方法，推导出实用的数学模型。用计算机高级语言将模型编译成能在计算机上运行的程序软件，输出波形变化情况，通过模拟示波器即可以观察试验结果。经对比证明仿真结果与实际很接近。     

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。     

CO2电弧焊动态过程的MATLAB仿真研究

针对短路过渡工型ＣＯ２电弧焊系统存在本晨线性的特点,采用目前国际控制领域内应用最广的ＭＡＴＬＡＢ软件,建立了“弧焊逆变器一非线性负载”系统的数字仿真模型。该模型以组合图形方式,直观、有效地表征了各一并了的特性。通过系统仿真定量地了Ｃ２电弧焊动态过程,给出功电时接电流随时间变化的仿真波形的短路过渡型ＣＯ２电弧焊系统的相平面图。应用德国产Ｈａｎｎｏｖｅｒ－ＸＩＩ型焊接过程动态分析仪所获得的实测数据与计     

具有时变输出特性的CO2弧焊电源控制系统

建立了单片机控制的ＩＧＢＴ逆变弧焊电源系统，能够根据电弧的状态实时调整其外特性，满足焊接工艺要求。用于ＣＯ２焊接过程的控制，成功地减少了燃弧过程中的瞬时短路次数，降低了飞溅率，并提高燃弧功率，改善了焊缝成形。该方法对焊接过程中弧长的扰动具有较强的适应性，尤其适于半自动焊接过程。     

CO2焊接超声传感焊缝自动跟踪技术

将非接触超声传感焊缝跟踪技术引入到气体保护焊中。因为保护气体不同 ,超声波信号的衰减也不同。通过试验对Ar、CO2 ,和Ar CO2 等气体对超声波信号的影响进行了研究。结果表明 ,Ar对超声波信号衰减的影响比较小 ,而CO2 对超声波信号衰减的影响比较大。不采取其它措施 ,超声波传感焊缝跟踪系统在CO2 焊接中不能正常工作。根据理论分析 ,指出在CO2 中超声波信号衰减的主要原因是“驰豫吸收”作用的影响。在CO2 超声传感焊缝跟踪中消除驰豫吸收作用的影响是非常困难的。因此 ,提出了一些物理隔离方法 ,其中之一是采用“套筒 轴流风机”的方法。它对于防止CO2气体进入超声波信号传输的空间是非常有效的。试验结果表明 ,非接触超声传感器可以应用于CO2 焊接的焊缝跟踪中 ,所研制的CO2 焊接超声传感焊缝跟踪系统能够满足实际焊接工程的需要     

斜特性式脉冲CO2焊电源自适应控制方法

在脉冲CO2焊设备采用恒流控制电流波形时,其外特性也就变为恒流特性,这样就需要在恒流闭环控制CO2焊脉冲电流波形的基础上采用相应措施,来保证CO2焊电源具有足够的电弧电压自动调节性能.从电弧能量控制的角度,研究了通过控制CO2焊燃弧过程峰值电流时间的途径来闭环自动调节脉冲CO2焊电弧电压的斜特性式控制方法;提出了以脉冲式CO2焊逆变电源外特性斜率为判据的控制算法,使脉冲CO2焊电源输出外特性斜率可调.结果表明,斜特性脉冲CO2焊电源能在焊接过程中自适应调节电弧电压,并可通过改变电源外特性斜率来定量调节电源对弧长的自动调节强度.     

波控CO2焊短路过渡过程的计算机仿真及试验

提高CO2焊工艺性能、减少飞溅的有效方法之一就是通过改进焊接电源设备，对电弧及熔滴过渡行为加以控制。本在确定了短路过渡的合理的瞬时电流特征的基础上，提出了CO2焊短过渡过程的AWP(Adapting welding physics process）波形控制思想，利用MATLAB的仿真工具建立了数字仿真模型，并得出仿真波形。建立了试验系统，将仿真结果与试验结果相比较，两的一致性很好，证明屯所建模型的合理性和实用性。