CO2焊短路信号和缩颈信号的获取

采用光耦6N136对电弧电压进行隔离，得到了失真很小的孤压信号，设计了短路检测电路和缩颈检测电路．并在缩颈检测电路中加入削波电路，成功地消除了燃弧电压时缩颈检测电路的影响。通过实际焊接试验，验证了所设计的短路检测电路和缩颈检测电路是成功的。     

CO2焊短路信号的检测

根据CO2气体保护焊短路过渡的特点。利用电压比较器、微分电路、数字电子线路．设计了短路检测电路和短路液桥缩颈检测电路。对所设计的电路成功地进行了仿真和实际焊接斌验验证。     

CO2气体保护焊短路过渡与电弧电压关系的研究

针对CO2短路过渡气体保护焊过程中的飞溅问题,通过焊接质量分析仪采集电压、电流动态信息,找到与飞溅相关的熔滴缩颈、熔滴短路和熔滴小桥爆断时刻的标志信息,为短路过渡气保焊过程在线监控提供高品质的信息源.     

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。     

自适应恒频短路过渡焊接过程的控制系统

短路过渡焊接时，熔滴过渡频率通常被作为评价焊接过程稳定性及焊接质量的重要指标。本文首先根据短路阶段电源输出电阻的变化曲线，确定了有利于消除瞬时短路及提高熔滴过渡规则性的短路过渡焊接控制电流波形。其次鉴于干伸长电阻热对过渡频率的影响，提出了通过短路过渡中期电源输出阻抗实时检测焊丝干伸长，采用干伸长变化前馈补偿干伸长电阻热对过渡频率影响的方法。最后利用ＭＣ６８ＨＣ１１Ａ１单片机建立了焊丝干伸长变化前馈     

熔滴短路过渡的检测与控制

在研究二氧化碳短路过渡焊接电弧熔滴机理和飞溅产生原因的基础上 ,提出并实现用于检测液桥收缩程度的电阻变化率检测法 ,实现熔滴短路过渡模式下焊接电弧的闭环控制 ,有效地抑制了短路过渡中焊接飞溅的产生 ,取得较好的工艺效果。     

基于高速CCD摄像的短路过渡焊接熔滴检测与分析

建立了基于高速CCD摄像的熔滴图像检测和焊接电流、电弧电压同步采集系统,在给出短路过渡模式下的熔滴尺寸定义并简述基于MATLAB平台的熔滴尺寸与电弧信号分析系统的基础上,对平特性电源短路过渡CO2焊接熔滴尺寸变化特征及其与工艺性能间的关系进行了试验研究.结果表明,熔滴尺寸呈分散性较大的正态分布(1～2倍焊丝直径),过大或过小的熔滴尺寸均不利于短路过渡焊接过程的稳定性.根据熔滴的形成和过渡过程,初步分析了影响熔滴尺寸的主要因素及控制熔滴尺寸的途径,即短路过程结束后焊丝端部的残余液态金属量和燃弧能量的随机性导致了熔滴尺寸的不确定性,对其进行有效控制将提高熔滴尺寸和短路过渡过程的一致性,进而改善短路过渡CO2焊接的工艺性能和焊接质量.     

脉冲激光驱动的GMAW短路过渡行为控制

试验研究了单侧脉冲激光照射熔滴控制短路过渡的行为.高能量密度的瞬时脉冲激光作用在熔滴上,产生的局部强烈的蒸发反力驱动熔滴受迫短路,形成液桥,完成收缩、破断,促进熔滴脱离焊丝.在无电弧条件下观察单侧脉冲激光驱动熔滴过渡的基础上,进一步分析了小电流下单侧脉冲激光驱动短路过渡的效果.结果表明,在焊接过程中施加一定能量密度和频率的脉冲激光对短路过渡行为有明显的改善作用,并能通过脉冲激光功率控制熔滴的尺寸,调节脉冲激光频率控制熔滴过渡频率,实现一脉一滴的过渡形式,提高焊接过程的稳定性.     

激光增强GMAW熔滴短路过渡行为分析

高能量密度的激光照射熔滴,使熔滴局部产生强烈蒸发,利用蒸发反力驱动熔滴受迫短路,促进熔滴脱离焊丝.以低碳钢为研究对象,搭建激光增强GMAW短路过渡焊接试验系统,对比研究了激光增强GMAW短路过渡焊接过程中激光入射位置、电弧高度对熔滴短路过渡行为的影响规律.结果表明,在焊接过程中施加一定功率的激光对熔滴短路过渡行为有明显的改善作用,可以通过激光改变熔滴的受力状态,控制过渡熔滴的尺寸,熔滴短路时间减小,燃弧时间增加,增加过渡频率,提高了焊接过程中的稳定性,激光增强后,焊缝表面成形均匀饱满,焊缝成形良好.     

短路过渡CO_2焊熔滴过渡过程控制

CO_2短路过渡焊接是一种高效、节能的焊接方法,但其飞溅大、熔深浅的问题一直未能根本解决.本文在研究CO_2短路过渡焊接电弧熔滴过渡机理和飞溅产生原因的基础上,提出并实现用于检测液桥收缩程度的电阻变化率检测法,在此基础上实现熔滴短路过渡模式下焊接电弧的闭环控制,有效地抑制了短路过渡中的焊接飞溅,取得较好的工艺效果.     

波形控制逆变CO2焊接电源关键控制信号的获取

通过分析波形控制CO2焊接过程，介绍了焊接电源空载、燃弧、短路等工作状态的判别，电流、电压、du/dt、di/dt等关键信号的获取方法，为研制波形控制CO2逆变焊机奠定了基础。     

GMAW短路过渡液桥形状动态模型

GNAW(熔化极气体保护焊)短路过渡中的液桥形状变化受诸多因素影响,是一个复杂的动态变化过程.基于能量最小原理,在一定的假设条件下,建立了GMAW短路过渡液桥形状动态变化的模型;结合焊接回路的动态模型,对液桥形状动态变化进行了仿真计算;并在此基础上,进一步进行了模型的试验验证和模型的误差分析.结果表明,建立的GMAW短路过渡液桥形状模型所描述的液桥轮廓动态变化趋势与试验结果比较吻合,实际焊接过程中的液桥形状还受到磁偏吹、焊接运动过程、熔池作用、保护气体流动等的影响,这些影响是造成液桥形状模型误差的主要因素.     

数字式逆变埋弧焊机IGBT短路保护的试验研究

为提高大功率数字埋弧焊机全桥逆变主电路中IGBT短路保护的准确性和焊机的可靠性,对其逆变主电路中IGBT的短路模式进行了分析,设计了一款IGBT驱动器。通过采用抗干扰的IGBT短路试验测试方案,准确、可靠的完成了IGBT短路保护测试。与Concept公司的2SC0106T驱动器短路保护测试结果对比后,结果表明,设计的IGBT驱动器短路保护功能良好,保护时间短,关断电压尖峰小,抗干扰能力强,有一定的工程应用价值。     

短路过渡焊接焊丝干伸长传感器

对波形控制短路过渡CO2 焊接焊丝干伸长传感器进行了研究。在对焊丝干伸长传热和电阻以及熔滴的几何形状和电阻特性进行理论分析的基础上 ,建立了一套基于MotorolaMC6 8HC11A1单片机的焊丝干伸长检测及处理系统。短路期间的焊丝干伸长近似为焊炬至工件的距离 ,因此焊丝干伸长可作为确定焊炬高度的传感器 ,进而实现焊缝跟踪。对检测数据的处理结果表明 ,在短路中期 ,焊接脉冲电流恒定 ,焊炬与工件间的电压信号与焊丝的干伸长度成正比。传感器的实际检测精度可以达到± 0 .4mm ,完全能够满足CO2 焊接的焊炬高度跟踪和焊丝能量补偿控制的要求。     

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     

电源电压对水蒸气保护焊短路过渡过程的影响

水蒸气保护电弧焊由于其独有的特性，在工程上有一定的替在应用价值，但是它存在与CO2焊相似的焊接工艺问题，如飞溅大、焊缝成影差等。实验发现，在送丝速度给定的情况下，匹配合适的电源电压可得到较好的焊接效果。利用燃弧阶段的焊丝熔化模型和短路过渡液桥失稳模型分析了电源电压对短路开始时液桥长度，以及短路过程中液桥失稳颈缩时的电流和所需时间的影响规律．从而可以解释水蒸气保护电弧焊在电源电压合适时可使短路峰值电流降低和短路时间缩短。从而使焊接过程稳定、飞溅减少。模型计算结果可用于指导正确选择焊接规范。     

CO2气体保护焊的新型全数字化波形控制技术

对于逆变弧焊电源,采用基于 DSP 的全数字控制策略.针对短路过渡 CO2 气体保护焊特点,提出了准恒压全数字化新型波形控制策略,不再根据输出电压区分短路和燃弧过程,使得短路和燃弧过程过渡自然,适应于所有的焊接工艺,提高了系统的适应性.同时在短路初期采用瞬态电流抑制技术减少了飞溅,建立了包含实时燃弧能量补充机制的全数字化电压电流瞬时反馈的全数字三闭环控制模型.结果表明,所提出的全数字化软开关控制策略灵活、可靠;所采用的数字波形控制技术适应性好、灵活、焊接过程稳定、焊缝成形优良.

Abstract：

According to the characteristics of short circuit transfer of CO2 gas metal arc welding, a novel full digital waveform control scheme called quasi-constant voltage control is presented for inverter type arc welding power based on DSP. Short circuit and arc ignition process are not judged according to the output voltage and transfer process between them is smooth. The strategy is also applied to all welding conditions. Initial current at the instant of short-circuit is suppressed to reduce spatter generation. A triple closed loop control model including real time energy compensation for the arc state based on instantaneous voltage and current feedback control is estabhshed. Flexibility and reliability of the proposed fully digitalized softswitching control strategy is validated by experimental results of 400 A welding machine. The experimental results show that proposed digital waveform control scheme is applicable for different wire feeding speed conditions, and the welding process is stable and the welding bead appearance is good.     

短路过渡GMAW系统动态过程参数的研究

从全系统的角度研究了短路过渡GMAW系统动态过程参数的内在联系.以焊接回路模型为主体,进行了短路过渡GMAW过程全系统的动态模型建立,并在此基础上讨论了焊接电流的变化影响到焊丝熔化速度的动态变化,并进一步影响到焊丝伸出长度和液桥高度的动态变化.