基于PIC16F877A的超窄间隙钢轨焊接控制系统的研制

以焊剂带约束熔化极电弧超窄间隙焊接方法为工艺背景,研制了以PIC16F877A为控制核心,集显示、检测、焊层高度调节、引弧与稳定焊接供电电路切换、焊接速度自动调节、焊接自动停止、焊接点自动定位等功能为一体的超窄间隙钢轨原位焊接控制系统。试验得出了应用于控制系统的焊接工艺参数规范,提高了焊接质量和效率,为自动焊接设备在实际工程中的应用打下了坚实的基础。     

钨极氩弧焊弧长自动控制系统

针对钨极氩弧焊因工件表面高低不平、钨极烧损以及焊接变形等导致电弧弧长波动的问题,基于单片机和步进电机细分驱动技术,以电弧电压作为弧长表征量,设计了滤波电路解决焊前高频引弧及焊时稳弧干扰问题,设计与制作了弧长自动控制系统,编写带死区变积分PID控制算法和控制程序。焊接试验表明:高频高压干扰能完全被滤除,系统稳定性好;变积分PID控制算法应用于TIG焊接弧长自动控制可显著提高系统的响应速度和控制精度,具有更好的应用前景。     

用于超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接的焊枪设计

为解决超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接的焊丝准确送入与夹紧力调节、焊丝与板式导电嘴的接触导电以及板式导电嘴与超窄间隙侧壁的防接触等问题,设计了一种适合于超窄间隙焊接的焊枪。该焊枪焊接时,焊丝在送丝轮推动下经导丝管进入两块板式导电嘴间的圆弧槽内并被弹性夹紧力夹紧,而后被准确送入超窄间隙内与垫板接触引弧。试验结果表明,该焊枪能够满足超细颗粒焊剂约束电弧超窄间隙焊接的要求,获得了成形良好的超窄间隙焊缝。     

面向9%Ni钢大型储罐的旋转电弧窄间隙立焊装备

提出一种面向9%钢大型LNG储罐的旋转电弧窄间隙立焊装备,旨在解决LNG储罐立缝位置的焊接难题。采用窄间隙TIG旋转电弧焊接新工艺,将钨极打磨成非轴对称的尖端,通过电机控制钨极旋转,使电弧周期性加热窄间隙坡口两侧,有效解决了侧壁熔合问题。为配合该工艺,设计了新型窄间隙TIG旋转电弧焊枪,具备无线回转导电、自动送丝和双路气保护功能。同时,提出了一套适用于LNG储罐立缝位置的自动焊接设备,包括真空吸附的挂壁小车和焊接小车。在实验室搭建了全套试验装备,包括焊接小车、全自动送丝机、焊接电源等,控制焊枪立缝位置的焊接行走,防止9%Ni钢磁化,同时保证焊接过程的稳定。对24 mm厚9%Ni钢进行单层单道的焊接试验和窄间隙坡口对接试验,验证了新工艺能够解决厚板窄间隙焊接中侧壁熔合的问题,并且由于电弧循环旋转,对熔池具有搅拌作用,焊缝表面成形平滑美观。该研究为LNG储罐立缝的自动高效焊接提供了技术和装备支持。     

窄间隙焊接钨极动态运动轨迹多自由度控制

在厚壁管、压力容器及电站锅炉的窄间隙全位置焊接中，钨极运动轨迹是动态的。根据窄间隙全位置焊接工艺要求，从钨极运动轨迹角度，提出了钨极运动轨迹综合控制方案，通过对钨极柔性接触引弧轨迹上的各参数作用机理研究，提出钨极柔性接触引弧控制方法；根据钨极摆动轨迹分析，提出基值电压控制弧长和基、峰值电压值分别控制弧长两种方案；为避免在窄间隙U形坡口两侧壁出现“爬弧现象”，设计了焊缝横向运动轨迹计算机控制自动跟踪系统；根据全位置焊接重力对钨极纵向运动轨迹影响特点，设计了基于单片机控制的弧压传感可变增益PID弧长控制器。     

单片机控制IGBT逆变埋弧焊机设计

针对IGBT逆变埋弧焊机设计了基于单片机80C196KC的控制系统，介绍了系统软、硬件组成和控制原理。焊接电源采用PWN控制技术，通过电流反馈PI控制算法调节电源出外特性；送丝及行走小车调速系统采用MOSFET型开关电源，采用电弧电压反馈PI算法，实现了送丝速度的闭环控制。研制的焊机具有参数预置、数字显示、自动引弧收弧等功能。试验结果表明，样机性能稳定，工作可靠，达到了设计的要求。     

窄间隙埋弧焊机微机控制系统的研制

采用８０Ｃ１９６单片机为控制核心,解决了窄间隙埋弧焊机的微机控制问题。所研制的控制系统由主机和智能操作盒组成,具有焊接参数预置、焊接参数显示,焊接参数打印等功能,在焊接过程中,对电弧电压主、焊接电流、接速度实现闭环控制,系统抗干扰能力强,性能可靠,功能齐全。     

逆变弧焊机电弧推力自适应控制系统

在焊接电流确定的条件下,引弧瞬间的焊机输出电压反映了焊接电缆长度、截面积以及连接情况等重要信息。本研究装置是基于MC68HC11单片机控制的逆变焊机电弧推力自适应的控制系统,首先通过对引弧瞬间焊机输出电压的实时检测,实现了电弧推力拐点电压随焊接电流及焊接电缆长度,截面积等改变而自动;然后通过对焊接电弧 实时检测与模糊处理控制焊机的输出电流,从而使MMA手工电弧焊的以推力控制具有很强的自适应能力。     

单片机控制脉冲等离子弧焊接系统的研制

为进行脉冲等离子弧焊接的研究，在实验室现有的直流等离子弧焊接系统的基础上引入单片机控制系统，对焊接电源的原给定控制电路进行改造，实现了焊接电流的脉冲控制。同时设计了单片机控制系统的键盘输入、LED显示等外围扩展电路。     

基于单片机控制的TIG弧长跟踪系统研究

针对TIG弧长跟踪过程中存在高频高压的干扰和动态响应速度慢的问题,以STC12C5A60S2单片机为控制核心,设计了弧压采样电路、单片机检测与控制系统和弧长调节电机驱动电路等弧长跟踪控制系统硬件,在此基础上采用PD控制算法设计并编制了弧长控制软件,组成了TIG焊弧长跟踪系统。该系统在现场TIG焊中的应用表明:系统能很好地实现TIG焊的弧长跟踪,能够克服TIG焊高频引弧的影响,动态响应度快、调节精度高,且工作性能稳定可靠。     

数字控制的埋弧自动焊机研制

介绍一种由80C196KB单片机构成的埋弧自动焊机数字控制系统的软、硬件设计。焊接电源采用六相半波晶闸管整流电路，用不同方法计算偏差进行数字PI调节，获得恒流、恒压、陡降和缓降4种输出静特性。送丝速度通过2个PI调节器进行双闭环控制，分别进行电机电枢电压反馈和电弧电压反馈。埋弧焊调速和过程控制系统电路安装在操作盒内，通过串行通讯接口与焊接电源交换数据。研制的样机表现出良好的稳定性、可靠性和适应性，且具有焊接参数预置、记忆、锁定、数显以及自动引弧、收弧等功能。     

40CrMnMo厚壁管的窄间隙脉冲MAG焊接

结合石油钻铤小直径厚壁管结构和40CrMnMo材质的特性,优选了窄间隙脉冲熔化极气体保护焊方法,针对窄间隙焊存在气体保护差与侧壁熔合缺陷的难点,进行了大量的焊接工艺试验,探讨了窄坡口中电弧的气体保护、电弧形态、电弧稳定性、焊缝成形质量,优化了窄间隙连续多层焊接工艺参数.设计了专用窄间隙焊枪,其结构简单紧凑可达性好、气体保护效果好,具有易引弧、电弧燃烧稳定、避免侧壁打弧的特性.通过对接头的力学性能试验及金相组织分析结果表明,焊接接头的力学性能完全满足石油钻铤使用的要求.     

基于PIC16F883单片机的弧焊过程电弧参数监测系统

研发了一套应用于弧焊过程的电弧参数监测系统。该系统选用霍尔电压传感器和霍尔电流传感器分别采集电弧电压和焊接电流;设计电弧电压和焊接电流的信号调理电路以及以单片机(PIC16F883)为核心的数据采集电路;经串行发送串口RS-232向上位机发送数据。此外,为了避免TIG焊机引弧时高频高压对数据采集电路的影响,通过接触器触点的通断实现物理隔离,进而保护电弧参数监测系统。试验表明,系统的实时性较好,抗干扰能力强,可满足实际焊接生产中长时间、不间断地实时采集与监测焊接电弧参数的需要。     

水下焊接旋转电弧传感器直流电机调速控制系统

针对水下焊接旋转电弧传感器的直流电机,设计了以51单片机作为核心的控制芯片,并采用PWM控制方式和PID控制算法,通过直流电机驱动芯片L298和光电传感器实现转速反馈闭环控制系统,设计了硬件电路和相应的软件.试验结果表明:该系统结构简单,调速性能好,性价比高,具有很大的实用价值.     

旋转电弧窄间隙焊温度场和侧壁熔深的数值模拟

针对旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝成形研究需要,采用Ansys软件对旋转电弧窄间隙MAG焊接温度场进行数值模拟,研究焊缝成形的影响因素.考虑旋转电弧窄间隙MAG焊特点,实现热源模型旋转加载和旋转电弧窄间隙焊接三维温度场数值计算,模拟温度场结果与试验焊缝形貌吻合良好.为进一步提高计算效率,根据热源等效和旋转电弧热源分布特点,提出了一种类似马鞍形圆环的等效热源,侧壁熔深模拟结果与实际较符合,且计算效率大为提高.研究结果为进一步的熔深控制和焊接变形研究奠定基础.     

新型高速旋转电弧窄间隙MAG焊接

研究开发了一种新型窄间隙MAG焊接系统。在该系统中，焊丝穿过电机的空心轴后从导电嘴的偏心孔进出，电机带动导电杆和偏心导电嘴旋转，从而使焊丝端部的电弧以一定直径高速旋转．以保证窄间隙焊接接头具有足够的侧壁熔深。焊接试验结果表明，这种旋转电弧焊接系统能在不同的旋转速度和旋转直径下稳定可靠地工作。并且明显地改善了窄间隙焊缝侧壁熔透，避免了接头底部指状熔深的出现，同时提高了焊接熔敷效率。     

单片微机场效应管高频TIG焊机研究

本文基于高频脉冲电弧的电弧集中、稳定和挺直，利用８０９８单片机和场效应管研制了高频ＴＩＧ焊机，文中叙述了焊机结构、焊接主电路原理、微机控制原理、继电控制原理和引弧控制原理及它们的设计、这种焊机具有优良的性能，适用于精密薄件的焊接。     

外伸梁自动焊控制系统研制

在分析外伸梁焊接基本要求的基础上,设计了一套以AVR单片机为控制核心的自动焊接控制系统,主要解决横向自动跟踪、自动引弧和熄弧、意外熄弧自动保护等控制要求.并且从各方面考虑降低焊接现场对单片机的干扰,从而保证了焊接过程的稳定性和可靠性.     

厚壁管道窄间隙全位置焊接控制系统

介绍一种适用于厚壁管道窄间隙全位置自动焊接控制系统。该机采用二级分布式计算机控制系统,主机选用４８６笔记本计算机,完成数据的输入／输出和管理,采用汉语菜单,鼠标输入数据;７个８０Ｃ５５２单片机作为现场控制级计算机,完成环焊缝窄间隙实时控制,包括钨极摆动、横向调节、弧长调节、焊炬行走、送丝控制、远控盒及辅助控制等。分布式控制系统采用标准的ＲＳ－２３２数据总线进行计算机间的数据通讯,并设计了严格的通讯协议,避免了通讯碰撞和错误的发生。独特的同步联络保证了焊接开始和结束以及焊接过程中的同步。该机具有控制功能强、操作方便、工作稳定、控制精度高、便于现场使用等优点,完全满足了生产工艺的要求。     

磁控旋转电弧管板对焊装置的研制

根据磁控旋转电弧的工作原理,设计了一种新型磁控旋转电弧管板对焊装置。该装置由机械机构和电气控制两部分组成,满足了焊件夹紧、定位、顶锻等功能,提供了对焊所需的电源、磁场及其逻辑控制系统等。其中,顶锻机构采用了电磁和弹簧加压方式代替液压顶锻,简化了设备构成;励磁电源具有恒电流和恒电压外特性,可方便控制磁感应强度,改变电弧旋转速率。实现了焊接过程中引弧、旋弧、顶锻的自动控制,操作简单方便。电弧形态试验表明,通过焊接参数的调节该装置可产生稳定的旋转电弧,焊件端面金属熔化均匀,可以满足对焊工艺的需求。