Research and engineering application of the arc welding pulsed controller technology

0IntroductionSubmerged arc welding(SAW)is a welding processwhere the arc burns under flux[1].Automatic SAW hasbeen widely put into practice in the fields of ship-building,energy industry and mechanical engineering for its high ef-ficiency,good quality,flexibility of adjustment and fairlynice working condition.In a word,SAW can carry outwelding of high quality with high current at high speed.High heat input is usually applied for more depositedmetal when SAWis used to weld thick plate.In …     

脉冲电弧焊技术的研究进展

分析了脉冲电弧焊技术在铝合金及薄板、异种材料连接、不锈钢、镁合金的最新应用,研究了脉冲占空比、脉冲电流和基值电流、脉冲频率等参数对焊接工艺性能的影响,并指出脉冲焊技术应实现一脉一滴的熔滴过渡,建立各参数之间对应的函数关系,才能为发展自动化脉冲焊接设备提供可靠的技术支持。     

脉冲埋弧焊接头力学性能分析

为了改善埋弧焊时焊接热输入较大,焊接接头力学性能存在的问题,研究了一种新型的采用直流脉冲电流的埋弧焊工艺--脉冲埋弧焊.以16MnR钢板为试验母材,研究了陡降外特性焊接电源匹配变速送丝系统的脉冲埋弧焊工艺对焊接接头力学性能的影响.结果表明,脉冲电弧力对熔池进行有规律的搅拌、振荡,震碎细化了晶粒,有效减小熔敷金属的成分偏析.脉冲埋弧焊可有效改善焊接接头的组织,细化晶粒,提高焊接接头的力学性能.     

组态技术在双丝埋弧焊中的应用

利用组态技术,将现有的2套单丝埋弧焊焊接设备组建成双丝埋弧自动焊接系统,用于替代昂贵的进口成套设备.这种新系统对企业提高产品质量和生产效率、降低生产成本、充分发挥现有设备的潜力、增强企业的核心竞争力、实现先进制造技术具有重要意义.试验结果表明:用这种方法组建的双丝埋弧焊接系统平台,具有性能稳定、编程容易、参数选择灵活、...     

埋弧焊过程的单片机控制技术及其应用

研制开发出一种单片机控制的新型IGBT逆变埋弧自动焊机。对该焊机的主电源结构、小车行走控制电路、送丝电路、单片机控制电路以及焊接过程控制软件等的设计作了较详细的介绍。     

脉冲埋弧横焊工艺在石油储罐焊接中的应用

把横焊位置脉冲埋弧焊的熔池简化为在固体表面承受脉冲载荷的液态金属,分析了其横焊位置的受力情况,探索了脉冲埋弧横焊消除咬边的机理,熔池所受到的电磁力、熔滴冲击力以及表面张力都是随焊接电流的变化做周期性变化,这样的周期性变化有利于在填充焊和盖面焊中消除咬边.结果表明,脉冲埋弧横焊不仅可以利用脉冲峰值电流保证熔深,同时脉冲电流的震荡作用可以有效地消除咬边,拓宽了埋弧横焊的工艺参数范围.     

埋弧自动焊数字控制器设计

介绍一种埋弧自动焊数字控制系统设计，适应于各种焊接整流器和直流电机驱动的送丝机构。控制器分别由两个单片机为核心构成，一个用于电源外特性控制；另一个完成送丝速度、小车速度以及焊接过程的控制，控制器之间通过串行接口交换数据。采用数字PI算法，由电流电压联合反馈调节电源输出特性，通过电弧电压和电机电枢电压双反馈调节送丝速度，从而获得精确的焊接工作点。控制软件根据焊丝与工件是否短接自动选择回抽或划擦引弧，收弧过程通过电流衰减方式填充弧坑。由液晶显示器构成的人机界面，用于系统变量、工艺参数和动态焊接数据的设置、显示、记忆和管理，拓宽了焊机的功能。     

脉冲焊接工艺摆动电弧焊缝跟踪技术

介绍一种基于摆动电弧的脉冲焊接工艺的焊缝跟踪方法。介绍了焊缝跟踪的基本原理,分析了脉冲焊接工艺中焊接电流的特点。根据脉冲焊接工艺自身特点,设计了有限长单位冲击响应滤波器,有效滤除了电流受到的干扰,获得电流随焊炬摆动而产生的周期性变化趋势。对比了焊接电流极大值比较法和积分差值法的特点,通过比较坡口两侧的电流数据的积分差值判断焊炬摆动的偏差量和偏差方向。设计一种模糊控制器进行偏差调整,实现焊炬自动调整。结果表明,所用方法可以实现焊炬自动调整。     

单电源双丝埋弧自动焊研究

单电源双丝埋弧自动焊是一种高熔敷速率、高焊接速度、低热输入的埋孤焊方法.通过改变焊丝排列方式和丝间距,其焊缝成形、熔深/熔宽、稀释率可得到更充分的调节.既可适用于稀释率要求较低的耐磨或耐腐蚀表面的埋弧堆焊,亦可适用于各种对接、角接焊缝的单道或多道高速埋孤焊.简述了这种焊机的结构要点,指出了电源及送丝系统的合理配置要求.     

双丝间接电弧焊的电弧形态

用高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧气体保护焊的电弧形态进行了研究.结果表明,双丝间接电弧气体保护焊在两丝端部形成电弧,其电弧本质仍然是气体放电的一种表现形式.焊接电流、电弧电压及两焊丝交点与工件间距离对电弧形态产生较大的影响,随焊接电流的变化,电弧形态会发生不同程度的集中与分散的变化;电压越大电弧越明亮电弧的形体也越大;两丝交点与工件间距离越小,电弧越集中并且变得短而亮.燃烧过程中电弧电压随时间而周期性变化,相应的电弧形态也随着时间发生周期性变化,电弧电压与电弧形态间有很好的对应关系.     

弧偏吹对埋弧焊接质量的影响和焊接工艺改进措施

为避免埋弧焊接过程中产生未熔合、未焊透和条状夹渣等危害性缺陷。提高埋弧焊接质量。探讨了直流弧焊电源埋弧焊接时弧偏吹现象的产生机理．分析阐述了埋弧焊接过程中条状缺陷的形成原因、弧偏吹产生的条件及弧偏吹对埋弧焊接质量的影响，并以此为指导。改进对接焊缝和熔透T形焊缝的埋弧焊接工艺。经推广应用．效果理想，经济效益显著。     

基于ARM的双丝高效埋弧焊协同控制系统

以基于Cortex M4内核的TM4C123 MCU(微控制器)为核心,设计了双丝埋弧焊协同控制系统;开发基于CAN总线的协同控制通信协议,提高了系统对双丝埋弧焊工艺过程的时序控制性能;设计基于ARM和触摸屏的人机交互系统,实现了人机交互的数字化和可视化。系统测试和焊接实验均表明,研制的协同控制系统稳定可靠,起弧和收弧协同效果良好,能满足双丝埋弧焊协同控制的需求。     

Additional special features of mechanised arc welding and automatic welding with pulsed electrode wire feed

The results of the pulsed-arc welding and the analysis of deposit welding technological features are discussed. It is established that pulse feeding ensuring electrode metal controllable transfer considerably influences the output performance of the welding process, decreasing 1.3–1.8 times expenditure of electric power.     

电弧螺柱焊技术的发展与应用

综述了电弧螺柱焊技术的发展和应用。作为一种广泛应用的螺柱焊接方法，电弧螺柱焊技术具有焊接效率高，易于实现自动化控制等优点。以焊接设备的发展更新、焊接材料的研究及应用领域为主要内容，对电弧螺柱焊中的普通电弧螺柱焊和电容储能电弧螺柱焊进行了比较；介绍了电弧螺柱焊中新发展的短周期控制方法，通过短周期拉弧螺柱焊技术与传统电弧螺柱焊技术的对比，突出了短周期控制方法的特点和优点；指出短周期拉弧螺柱焊是当前占主导地位的电弧螺柱焊方法，大直径螺柱的短周期拉弧螺柱焊研究将是重要的研究方向。     

振动埋弧焊工艺

振动埋弧焊工艺是一种在焊接过程中通过给焊件施加振动来改善焊接性能的新工艺.介绍了在西气东输阀门焊接中运用振动埋弧焊进行厚板焊接的试验,就残余应力、焊接变形、金相三个方面对常规埋弧焊和振动埋弧焊工艺进行比较,对振动埋弧焊工艺进行初步探讨.试验结果表明,振动埋弧焊工艺能有效地降低焊接残余应力和变形,并细化晶粒.     

单炬双丝埋弧自动焊装备

单炬双丝高速埋弧焊是一种熔敷速率高、焊接速度快、热输入低的焊接方法.为了满足工业生产对焊接质量和生产效率的要求,采用单炬双丝高速埋弧焊.将功能相同的具有模块式结构的焊接电源通过积木式方式组合起来,以达到不同功率的输出需求,并对执行机构进行改进,满足埋弧焊生产需求.通过实验观察与速度测试,过程稳定,焊缝成形均匀且美观,焊速可达1.5 m/min甚至更高.由于其高的热效应和熔敷率以及焊接速度,使得母材因加热时间短而变形小,焊接质量好.     

MZ-1000型交流埋弧自动焊机的改造

详细介绍了MZ－1000型交流埋弧焊机改造为直流埋弧焊机的方法，并结合工艺要求进行相关阐述。     

Arc characteristics of twin-wire indirect arc gas shielded welding

Twin-wire indirect arc gas shielded welding is a novel welding method. By recording the arc shape and welding parameters, the effects of welding parameters and included angle on arc characteristics are discussed in this paper. The experimental results show increasing welding current can prompt centralized and straight of arc due to increasing plasma force and electric magnetic pinch effect. Increasing arc voltage can increase the size and brightness of the arc, as a result of increasing arc energy. The reducing of included angle increases the electric magnetic pinch effect, the arc becomes slender and supplies higher energy. It is thought the smaller included angle is beneficial to obtain perfect weld bead.     

焊接电流对双丝间接电弧焊电弧特性的影响

主要研究了焊丝伸出长度对焊接电流、电弧电压以及焊接电流对双丝问接电弧气体保护焊电弧特性的影响。结果表明,随着焊丝伸出长度的增加,焊接电流减小;双丝间接电弧气体保护焊负极焊丝的熔化速度随着焊接电流的增加而明显增大,正极焊丝的熔化速度随焊接电流的增加而缓慢增大,两者均随着电弧电压的增加而减小;随着焊接电流的增大熔滴变细;双丝问接电弧气体保护焊有多种电弧形态。     

高气压环境下脉冲MAG焊稳定性及其电弧电压补偿

统计分析了不同环境压力下脉冲MAG焊的电流电压波形和数据,探讨了其概率密度分布规律与高气压环境下焊接电弧稳定性的关系. 结果表明,随着环境压力增大,能量损失加剧,焊接过程越不稳定. 为了获得高气压环境稳定的焊接过程,采用提高电弧电压的方式来补偿电弧能量损失. 在0.3和0.5 MPa压力环境下,电弧电压分别提高3和5 V时,焊接过程可与常压环境相当. 提高电弧电压方式对高气压环境下焊接稳定性的提高具有显著的作用,该研究可为高气压环境下脉冲MAG焊参数优化匹配提供理论依据与试验基础.