摩擦焊输入功率的计算机实时检测与分析

摩擦焊输入功率的实时检测是深入分析摩擦焊过程能量传输的基础，是实现摩擦焊能量控制的首要前提条件．本研究采用高品质的微机检测系统，实现了对连续驱动摩擦焊输入功率的快速、准确的实时检测，分析了摩擦焊过程输入功率的变化规律，为深入研究摩擦焊的物理机制及实时控制奠定了基础．     

线性摩擦焊机夹具系统弹性变形对焊接过程的影响

线性摩擦焊机是研制高推比航空发动机整体叶盘的关键设备,其核心是产生往复运动的振动系统。在振动系统往复运动中,固定夹具系统在往复摩擦力的作用下,不可避免的产生弹性振动和机械位移。通过建立线性摩擦焊接过程的动力学理论模型,研究了固定夹具的弹性振动对线性摩擦焊机振动系统驱动力、机械功率及产热功率的影响。指出线性摩擦焊接过程中,夹具系统的刚性对于焊接过程有很大的影响。固定夹具系统的弹性变形降低了摩擦界面的产热功率。摩擦阻力对驱动系统输出功率及摩擦产热功率的影响存在转折点,摩擦阻力过大,驱动系统输出功率及摩擦产热功率反而会下降,因此必须保证线性摩擦焊机夹具系统的刚性。该研究为进行线性摩擦焊机的设计提供了理论依据。     

大截面铜-不锈钢摩擦焊

我们就大截面铜-不锈钢摩擦焊工艺情况作一简要介绍。一、摩擦焊机技术性能最大焊接直径50毫来;焊件最大长度,不大于120毫来;主轴转速(转/分):302,520,735,1040,1780;主轴电机功率及转速,30千瓦,1470转/分;加压方式,液庄;油泵电机功率及转速,5.5千瓦,96/分;油泵最高压力63公斤/厘米~2;油泵额定流量25升/     

一种新型的摩擦焊机

最近,在苏联切利宾斯克列宁拖拉机厂里推广使用了一种新型的带有电磁轴线压力装置的摩擦焊机。普通的摩擦焊机轴线顶锻压力是采用液压或气压来实现的。同时还需要必不可少的能量转换辅助装置。例如液压站、电动液压阀、压力调节器等。这就使得焊机的操纵系统复杂化且降低了工作可靠性。阻碍摩擦焊机在工业中广泛应用的主要原因之一就是缺少操纵相当简便、使用可靠而又便宜的摩擦焊装置。     

一种液压摩擦焊机电液系统研究与试验

针对海上石油平台、海底输送管线维修的需要,提供了一种液压摩擦焊机液压和电器系统设计思路,通过参数计算、电液控制系统设计,研发了一种液压摩擦焊机,通过对DH38钢摩擦叠焊单元成型工艺试验,发现焊接接头拉伸强度达到了母材强度的76%以上,验证了液压摩擦焊机的可靠性能,通过该研究的应用,可对海上石油平台、海底输送管线的维修起到积极作用。     

应用在大批量多品种化汽车零部件加工领域的THOMPSON摩擦焊机

英国THOMPSON摩擦焊有限公司是世界知名的摩擦焊设备生产厂商，至2004年，在过去近50年中，THOMPSON公司共生产近千余台摩擦焊机设备。     

铝/钢连续驱动摩擦焊焊接扭矩和能量输入特征

基于摩擦扭矩是连续驱动摩擦焊焊接界面摩擦阻力做功的综合体现,采用主电动机定子电压电流法(Voltage and current of main motor,VCMM),获得了1050纯铝和E235低碳钢连续驱动摩擦焊过程焊接界面的摩擦扭矩,分析转速、顶锻压力对接头摩擦扭矩和不同焊接阶段能量输入的影响。结果表明:初始摩擦阶段是接头热量的积累阶段,以粘着摩擦产热为主;转速较低时,接头摩擦扭矩曲线只存在一个峰值或前后峰值特征不明显,此时接头发生失稳摩擦,转速升高,扭矩降低,初始摩擦阶段、准稳态阶段和焊接全过程能量输入都增加,但由于顶锻过程摩擦加热功率的降低使得顶锻阶段能量输入缓慢减小;后峰值扭矩和顶锻阶段能量输入与顶锻压力的变化呈正相关。     

惯性摩擦焊机主轴系统性能分析

根据摩擦焊接过程原理对惯性摩擦焊机中主轴系统力能参数进行计算校核,在试验研究的基础上,对惯性摩擦焊机的主轴、飞轮和离合器等轴系转动件进行了动平衡试验与校正,并完善了惯性摩擦焊机,为今后摩擦焊机的推广应用提供了理论依据.     

浅谈摩擦焊机的多级加压

结合摩擦焊机研制实例,分析了二级加压摩擦焊存在的问题,指出了多级加压的优点,同时介绍了多级加压摩擦焊机的液压回路。     

全数字化气体保护逆变焊机的设计与开发

利用逆变电源响应速度快、控制精度高、易于实现数字化控制的特点,设计了用于气体保护焊生产的全数字化逆变焊机。开展了可以满足CO2气体保护焊、直流MIG焊和脉冲MIG焊的微机控制多功能IGBT逆变焊机的研制,完成了包括主电路、控制电路、脉宽调制电路、驱动电路、系统软件设计以及焊机安装调试等多项任务。对焊机电源各组成部分进行了功能分析,并记录了试验数据与波形。试验表明:该焊机响应速度快,硬件电路简单可靠,抗干扰能力强,达到设计要求。     

连续驱动摩擦焊机的研究现状和展望

摩擦焊接是一种优质、高效、节能和环保的固相连接技术,广泛应用于航空、航天、机械制造和石油勘探等领域。摩擦焊机是实现摩擦焊接技术的一种工业自动化设备,连续驱动摩擦焊接方法是最先试验成功的实用焊接方法,连续驱动摩擦焊机也是最经典的摩擦焊机。本文针对国内外连续驱动摩擦焊机设备的研究和应用现状,从主机、液压以及控制系统3个角度综述其发展概况,并在此基础上预测了连续驱动摩擦焊机的发展趋势和方向。     

基于数字信号处理器的双丝高速焊数字化协同控制系统

为解决双丝高速焊两路脉冲同步、交替、随机三种输出形式的协同控制问题,采用数字信号处理器(Digital signal processor, DSP) 建立了基于DSP的双丝高速焊数字化协同控制系统。利用DSP内部集成的脉宽调制 (Pulse width modulation, PWM) 模块,以软件方式实现了主、从机两台逆变电源PWM信号的直接数字化控制,从而实现主、从机的高频逆变和低频脉冲波形调制。利用单一DSP芯片实现了双丝高速焊同步、交替、随机三种脉冲相位输出形式。阐述数字化协同控制系统的软硬件设计。双丝高速焊试验结果表明,所设计的数字化协同控制系统满足设计要求,焊接过程稳定、焊接速度快、飞溅小、焊缝成型美观,能实现良好的双丝高速焊工艺。     

1000 t惯性摩擦焊液压多缸同步控制策略研究

针对大吨位惯性摩擦焊机多缸液压顶锻系统强干扰、强非线性的特点,面向多缸系统同步性能的高精度、强抗干扰的要求,基于自行设计的一套具有位置反馈的三缸液压顶锻系统,建立了阀控缸系统以及位置反馈同步系统的动态响应数学模型,并且提出了以伺服阀控液压系统为基础,在偏差耦合控制方式下采用模糊PID对控制参数进行优化的多缸同步控制策略。在MATLAB Simulink中对该控制算法进行仿真研究,并与传统PID控制算法进行对比。结果表明,所设计的控制策略实现了千吨级负载下多缸系统同步误差小于0.05 mm的稳定输出,具有较好的鲁棒性和较高的同步控制精度,为国产大吨位惯性摩擦焊机液压伺服系统提供设计参考。     

基于周期平均值外特性的脉冲MIG焊弧长稳定性研究

通过对脉冲熔化极惰性气体保护(Metal inert gas,MIG)焊脉冲平均电流电压变化率的计算,提出脉冲周期平均值外特性曲线,并对弧焊电源脉冲周期平均值外特性曲线和电弧静态性曲线的动态稳定工作点进行详细分析,得出利用脉冲平均值外特性控制脉冲MIG焊的控制策略。同时运用双闭环控制实现了基于弧压反馈的I/I模式控制数字化弧焊电源,此电源能在送丝速度稳定情况下自适应弧长扰动变化,实现脉冲弧焊过程一脉一滴熔滴过渡。通过弧长阶跃试验表明,脉冲弧焊过程中焊丝熔化速度快速跟踪弧长变化,具有良好的弧长动态调节性能,保持弧长动态稳定,即焊接过程稳定,焊缝成形良好,同时验证了分析过程正确性和设计过程的可行性。     

超声复合焊接研究现状及科学问题

超声复合焊接是功率超声应用的重要方向之一。由于超声独特的物理化学与力学效应,改变或改善了传统焊接工艺的效果,甚至解决了传统焊接无法克服的问题,因此,该技术在制造工业中具有潜在的应用前景。但是,目前的研究偏重超声复合焊接工艺效果,在超声能与焊接能复合机制方面的研究不够深入,对该方法能够达到的水平不清楚。综述超声复合焊接中三种主要方法--超声复合电弧焊、超声复合钎焊和超声复合搅拌摩擦焊的工艺原理、特点及成果,归纳与总结焊接工艺中超声场作用下液态金属凝固行为、固态金属流变成形行为、液态钎料合金与母材的界面行为,提出目前研究中所存在的主要科学问题及建议未来应关注的几方面内容,希望对该领域的基础研究及工程应用提供有价值的参考。     

超音频脉冲TIG焊电源的双DSP并行全数字控制系统

文中采用数字信号处理器TMS320LF2407构建共享外部存储器的双DSP并行控制系统,将其用于控制基于2套桥式逆变直流主回路并联调制模式的新型大功率超音频直流脉冲TIG焊电源.所研制的并行控制系统实现了焊接电源2套主回路双端PWM控制的冗余备份输出,同时也实现了2套主回路恒流反馈控制系统的并行采样、并行滤波及数字PID反馈控制算法的并行运算.焊接试验的超音频直流脉冲电流输出特性验证了DSP并行全数字控制系统的有效性.     

Master controller of a high-voltage power unit source of an electron beam welding device

This paper describes the structure and control algorithms of a controller of a high-voltage source with an output voltage of 60 kV and a power of up to 30 kW. The source is designed to be used as part of a power unit of an electron-beam welding device developed at the Budker Institute of Nuclear Physics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (BINP SB RAS). High-quality welds require a stable electron beam energy. Herewith, a standard operation mode is quick and deep modulation of the electron current. The problem of achieving high-quality control and limiting the transient distortions of output voltage of the source is solved. The error of establishing and stabilizing the output voltage is 0.1%, which allows obtaining high-quality welding. Transient distortions at 100% modulation of the load current do not exceed the value of ±1%, which, along with fast reaction of the source to a load breakdown (energy released during breakdown is smaller than 15 J), protects the welded parts and elements of the gun from being damaged by an electron beam.     

A study on heat-flow analysis of friction stir welding on a rotation affected zone

In recent years, as interest in environmental protection and energy conservation rose, technological development for lightweight efficiency of transport equipment, such as aircrafts, railcars, automobiles and vessels, have been briskly proceeding. This has led to an expansion of the application of lightweight alloys such as aluminum and magnesium. For the welding of these lightweight alloys, friction stir welding has been in development by many researchers. Heat-flow analysis of friction stir welding is one such research. The flow and energy equation is solved using the computational fluid dynamic commercial program ‘Fluent’. In this study, a rotation affected zone concept is imposed. The rotation affected zone is a constant volume. In this volume, flow is rotated the same as the tool rotation speed and so plastic dissipation occurs. Through this simulation, the temperature distribution results are calculated and the simulation results are compared with the experimental results.