逆变CO2气体保护焊机动特性及控制

本文介绍了逆变C2气体保护焊机的电源动特性指标,分析了动特性指标对飞溅的影响.在不同电压、电流参数下进行焊接,测量焊接电压、电流波形,并收集了各种规范下的飞溅,分析了短路电流上升速度di/dt、短路电流峰值,Im、短路到燃弧电源电压恢复速度对飞溅的影响,实验表明短路峰值电流、电压恢复速度对飞溅有一定的影响;随着焊接电流的增大,短路电流上升率的减少,飞溅量显著上升;并指出瞬时短路是造成飞溅的重要原因,并论述通过调节电子电抗器电感可以获得各种规范下所需的电感值,从而使逆变C2气体保护焊机具有良好的电源动特性,以减少C2焊接飞溅.     

IGBT逆变焊机的现状和未来

ＩＧＢＴ逆变焊机的现状和未来时代集团公司（１０００８１）彭伟民，王小兰ＴｈｅｐｒｅｓｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｆｕｔｕｒｅｏｆｔｈｅＩＧＢＴｉｎｖｅｒｔｅｒｗｅｌｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ￥（ＴｉｍｅｇｒｏｕｐＩｎｃ．）ＰｅｎｇＷｅｉｍｉｎｅｔａｌ近...     

新型半桥软开关CO2逆变焊机

针对降低CO2逆变焊机的开关损耗、输出电压纹波以及数字化控制等问题,分析了一种在直流母线回路增加两只功率开关器件的半桥DC-DC变换器软开关工作机理.基于先进精简指令微处理器（advanced RISC machines,简称ARM）设计具有电流和电压双闭环控制策略的全数字化CO2逆变焊机.在Matlab/Simulink环境下,对新型半桥DC-DC变换器的软开关工作过程进行仿真分析.结果表明,与传统模拟控制的半桥逆变焊机相比,这种ARM控制的新型半桥软开关逆变焊机具有开关损耗低、电压纹波小、编程灵活、稳定性好等优点.     

一种逆变CO2焊机IGBT驱动电路设计

根据逆变CO2焊机IGBT的工作特点,分析了逆变CO2焊机IGBT的驱动要求,设计了一套由分离元件构成的逆变CO2焊机IGBT驱动电路.由DSP产生的两路PWM信号首先经分频电路进行分频,再经电气隔离与电压调整电路进行信号调理,最后经变压器隔离放大电路进行电气隔离和电压调整放大,最终可获得逆变焊机IGBT安全可靠工作的PWM驱动信号.根据设计,制作了全套驱动电路,采用20 kHz工作频率进行试验.试验结果表明,获得的IGBT驱动信号的栅极正负偏压、栅极电压上升时间以及信号同步性和抗干扰性均符合设计要求,能够安全可靠地驱动逆变CO2焊机IGBT工作.     

提高IGBT逆变焊机性能的研究

在对IGBT逆变焊机主电路、驱动保护电路深入分析的基础上，提出了提高焊机可靠性的途径，并据此研制了400A移相全桥零压开关逆变焊机。     

逆变弧焊电源用于NZ—500自动MIG焊机的改造

ＮＺ－５００自动ＭＩＧ焊机系小车式结构，并配有ＢＸ１０－５００、ＺＤＧ－５００－１两种焊接电源，广泛应用于航天、航空等领域。但也存在着一些不足之处：无脉冲功能；当使用交流ＴＩＧ焊接铝合金时，一旦隔直电容器击穿损坏，将导致焊接回路出现直流分量，造成焊接电流增大，使钨极脱落，在焊缝内产生钨极夹渣等缺陷，严重影响焊接质量。用手工逆变弧焊电源对ＮＺ－５００自动ＭＩＧ焊机进行改造，可使其焊接功能增加，焊接效率和产品质量提高。从芬兰ＫＥＭＰＰＩ公司引进手工弧焊逆变电源，其中包括：电源ＰＳＳ５０００、ＴＩＧ焊…     

基于新型控制法的逆变GMAW工艺特点

随着熔化极气体保护焊的应用与推广,那些以飞溅小和成形好为特点的通用型焊机常常不能适应新的环境和要求,如西气东输中的管道打底焊、集装箱的高速焊、汽车制造中的短焊缝焊接、角焊缝的尺寸控制和狭窄空间的熔深控制等,还有超薄板焊接、双脉冲焊、双丝高速焊、TIME高效焊和磁控MAG焊等,这些具有特殊功能的焊接方法,我们称为个性化焊接.这些个性化焊接方法均具有自己的工艺特点,并能完成一些特殊的焊接要求.可见这些个性化焊接方法必将成为GMAW推广应用的新的增长点.     

实现波形控制的逆变气保护焊机

论述了 Ｃ Ｏ２ 短路过渡过程及波形控制的基本概念, 针对熔滴过渡过程中的不同阶段, 利用 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ逆变弧焊电源动特性好, 响应速度快 （小于１ ｍ ｓ） 的优势, 分别对燃弧和短路, 尤其是短路全过程施加合理的控制信号, 在输出端得到符合工艺要求的焊接电流波形, 从而控制焊接过程的飞溅、焊丝的熔化、熔滴的过渡及焊缝的成形。简要介绍了基于上述理论设计的时代集团公司 Ａ１２０５００ 气保护焊机, 该机输出电流范围５０～５００ Ａ, 输出电压范围１５～４５ Ｖ, 完全适应０８～１６ ｍ ｍ 实芯钢焊丝的全位置焊接要求。     

输出铁磁电感对逆变CO2焊机工艺性能的影响

研究了逆变式ＣＯ２弧焊电源中输出铁磁电感的作用,从理论上分析了用电子电抗器取代传统铁磁电抗器的方式,并对减小铁磁电感至最小值的约束条件进行了理论分析和试验研究。结果铁磁电感在逆变式ＣＯ２焊机中的作用不同于基在传统晶闸管整流焊机中的作用。焊机理想的动特性可以通过选择合适的电子电抗器获得,电感对短路峰值电流和燃弧能量影响不大。但是,铁磁电感对抑制瞬时短路产生飞溅有重要意义。采用短路初期分频方式可以换     

CO2短路过渡焊接熔池图像传感器

针对CO2短路过渡焊接熔池图像实时检测的要求，研制了一种基于普通工业CCD摄像机的专用传感器。介绍了该传感器紧凑的机械结构和独特的光学设计，设计了可消除CCD摄像机固定工作时序与CO2短路过渡发生的随机性之间的矛盾的实时检测熔池图像的控制时序，给出了相应的图像检测系统的工作原理。试验表明，采用该图像传感器可以围绕焊枪轴线从不同角度快速、准确地获得清晰的熔池图像。     

CO2焊短路过程动特性与外特性的关系

CO2短路过渡焊在制造业上的应用非常广泛，对系统动特性有较高要求。该文结合电路理论和焊接短路过程的特点对过程动特性及其与外特性进行了细致的分析，突破了以往在外特性控制和动特性控制之间的关系上互不清楚、互不相关、相互分离的传统观念，认识到在CO2焊短路过渡过程中，动特性和外特性密切相关，既不能用外特性来解释动态过程；也不能认为动特性与外特性无关，动特性会受到外特性的制约，它们之间的关系可以用明确的数学语言进行分析，提出了动特性的最大响应能力及可控性的思想，分析结果有很大的理论意义。     

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     

波控CO2短路过渡焊电流信号的近似熵分析

为了评定波控CO2短路过渡焊的稳定性,将非线性参量近似熵理论引入到研究中.利用近似熵对波控CO2短路过渡焊电弧的电流信号进行特征分析.通过对不同的焊接参数下的电流近似熵比较,表明不同工艺参数下,近似熵明显不同,其可作为焊接过程稳定性的评判标准,近似熵越小、方差越小,焊接过程就越稳定.结果表明,近似熵分析在表征信号的复杂性方面有明显的效果,从而为波控CO2短路过渡稳定性分析提供了一种很有效的方法.     

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.     

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.     

药芯焊丝CO2焊熔滴过渡现象的观察与分析

药芯焊丝CO2气体保护焊熔滴行为对药芯焊丝工艺性有直接的影响.采用焊接过程的高速摄影技术和汉诺威焊接质量分析系统对药芯焊丝的熔滴过渡形态进行观察分析.证实随着焊接参数的变化,药芯焊丝可能形成排斥过渡、表面张力过渡和细熔滴过渡.在排斥过渡时,由于大熔滴在焊丝端部较长时间的停留,出现明显的熔滴自身的爆炸飞溅,气体的强烈逸出飞溅等现象,表面张力过渡是介于大熔滴的排斥过渡与细熔滴过渡二者之间的一种过渡形式.细熔滴过渡时,焊接过程稳定、飞溅小、焊缝成形良好、生产效率较高,是药芯焊丝理想的过渡形式.在细熔滴的过渡的条件下形成的渣柱对熔滴的过渡起着导向作用.     

基于图像过渡区的CO2气体保护焊焊缝识别算法

利用过渡区图像分割技术实现CO2气体保护焊焊缝的识别.采集到的焊缝图像在目标区和背景区存在过渡区域,在直方图上表现为双峰之间的谷比较宽广且平坦.通过对原始图像进行高端剪切和低端剪切变换,利用不同灰度像素的梯度信息来确定过渡区,进而利用过渡区来确定图像分割的阈值.克服了图像中非目标区域的影响,可以抗噪声和干扰.算法简单,实时跟踪性也较好.结果表明,该方法边缘检测效果良好,是一种比较适合CO2气体保护焊焊缝识别的方法.     

便携式逆变弧焊电源的研究

提出了一种新型便携式逆变孤焊电源的主电路设计方案,并试制出250A／10kW样机1台。试验结果证明：该方案能有效提高效率和可靠性．减小体积．减轻质量,节约成本。     

一种改善CO2焊晶闸管电源动特性的双可控电感技术的研究

短路过渡CO2焊电源的动特性对熔滴过渡有重要的影响，而电源的动特性主要由回路电感所决定。提出了一种双可控电感的方案，理论研究与试验结果证明，该方案可以明显改善晶闸管电源的动特性，达到减少飞溅的目的。