基于快速原型开发平台的铝合金脉冲MIG焊弧长控制

针对铝合金脉冲MIG焊接过程中电弧不稳定的情况,采用快速原型脉冲MIG焊电源开发平台进行弧长控制,并采用调节脉冲占空比和脉冲频率弧长控制方案,以平均电弧电压变化为反馈信号,设计了脉冲MIG焊电源开发平台过程的控制模块,进行铝合金脉冲MIG焊弧长的实时控制试验。结果表明,该控制系统具有良好的动态性能、抗干扰性能和稳态精度,可以快速、有效地控制弧长,焊接过程稳定,焊缝成形良好。     

基于DSP的铝合金双脉冲焊工艺过程优化

设计了基于DSP的数字化双脉冲MIG焊电源,在此基础上研究铝合金材料焊接工艺.优化了起弧方式,不仅提高了起弧成功率,且起弧点熔深效果比普通起弧好.研究了强、弱脉冲电流的匹配与焊缝成形的关系,结果表明,强、弱脉冲峰值电流相差40 A,高频频率250 Hz时焊缝成形较好.通过试验证明了在输出端采用RC滤波电路,可以滤除电压中的高频干扰,达到降低弧压的目的.研究了恒流PI控制的参数整定方法和步骤,试验结果表明,当比例系数Kp与积分时间ti的值满足5:1的关系时,焊接过程稳定,可以获得良好的焊接效果.     

铝合金脉冲MIG焊参数对熔池视觉传感效果的影响

利用建立的铝合金脉冲MIG焊熔池CCD视觉传感系统,通过焊接工艺试验研究了脉冲电流模式、熔滴过渡形式、焊丝伸出长度、焊枪位置和焊接电压等焊接参数对熔池视觉传感效果的影响规律.结果表明,熔滴过渡形式对视觉传感效果影响最大,在合适的脉冲电流模式下,通过调整焊接工艺参数使熔滴过渡为小颗粒自由过渡,配合短弧焊接既可得到良好的焊缝质量和成形,又可保证视觉传感效果.     

超音频脉冲MIG焊接参数对5A06铝合金焊缝成形的影响

采用超音频脉冲MIG焊对5A06铝合金进行了焊接试验,研究了超音频频率和占空比对焊缝成形的影响规律。结果表明,与常规脉冲MIG焊相比,超音频脉冲MIG焊能增加焊缝背面熔宽,正面熔宽变化不大,焊缝背面熔宽/正面熔宽比至少提高90%;在平均电流恒定的条件下,超音频频率为20 kHz时,焊缝成形效果更好;超音频频率为20k Hz时,随着占空比从20%变化到50%,正面熔宽变化幅度不大,背面熔宽和背面熔宽/正面熔宽比均先增大后减小,占空比为40%时,背面熔宽/正面熔宽比达到峰值。     

双弧脉冲MIG焊嵌入式控制系统设计及试验分析

双弧脉冲熔化极惰性气体保护焊(dual-arc pulsed MIG welding)是一种低能量输入的焊接方法,针对其过程中存在的主旁弧脉冲电流波形匹配以及耦合电弧稳定性的问题,分析并提出了以高性能数字信号处理器(DSP)为控制核心的嵌入式控制策略. 在此基础上,进行了双弧脉冲MIG焊嵌入式控制系统的软硬件设计,可以通过编程灵活实现脉冲电流波形的时序控制和焊接过程控制的各种算法,并进行了铝合金-镀锌钢平板堆焊试验,在较低能量输入时得到了良好的焊缝效果. 结果表明,该系统能够满足双弧脉冲MIG焊的控制要求,保证焊接过程的稳定进行,焊接效果良好.     

铝合金等离子弧立焊焊缝成形稳定性的研究

本文采用可调正负半波能过时间比的方波交流电源研究了厚板铝合金穿孔离子弧立焊焊缝成形稳定性和焊接参数对焊缝成形的影响。试验表明：获得良好焊缝成形的关键是穿孔熔池的稳定建立和焊接过程穿孔熔池的稳定存在，而穿孔尺寸的大小可允许在较宽范围内波动。在正确控制焊枪行走和送丝条件下，可以可靠地实现厚板铝合金的立焊过程，并得到满意的焊缝成形，工艺再现性好。     

脉冲MIG焊过程多信息检测、融合分析及解耦控制

针对脉冲MIG焊过程中,焊接参数匹配范围窄、参数间耦合作用强、焊接过程不稳定及焊缝成形差等关键问题,以铝合金脉冲MIG焊为例,进行了多信息传感检测、融合分析及过程建模仿真。在此基础上,成功实现了双变量解耦控制,焊接过程稳定,焊缝成形美观,有效提高了焊接质量。     

2A14-T6铝合金复合超高频脉冲方波变极性GTAW焊缝成形特征

以2A14－T6高强铝合金为对象,借助焊缝成形参数来评价复合超高频脉冲方波变极性钨极氩弧焊（HPVP-GTAW）焊缝成形的特征,研究了HPVP—GTAW过程中超高频脉冲方波电流参数对焊缝成形的影响．结果表明,与常规VP-GTAW电弧焊相比,在焊接过程中加入超高频脉冲方波电流可以提高焊缝熔透率,改善焊缝成形;在脉冲电流幅值和占空比一定时,脉冲电流频率对HPVP－GTAW焊缝成形影响显著;正极性持续期间有效电流保持基本一致（变化范围±5A）条件下,在一定范围内提高脉冲电流频率,增加脉冲电流幅值,同时减小占空比,可明显提高铝合金HPVP－GTAW焊缝的熔透率．     

焊接工艺对6005A铝合金激光-MIG复合焊焊缝成形的影响

采用CO2激光-MIG复合焊焊接2.5 mm厚的6005A铝合金板,基于正交试验方法研究了焊接工艺参数对焊缝成形的影响.试验结果表明,对复合焊焊缝熔透状态影响显著性从大到小的工艺参数依次为:焊接速度、MlG电流、MIG电压和激光功率,其中前两者影响最为突出.在熔透状态不发生显著变化时,对复合焊焊缝表面成形影响显著性从大到小的工艺参数依次为:MIG电压、焊接速度、激光功率和MIG电流.根据正交试验结果优化了激光-电弧复合焊接6005A的工艺参数,建立了工艺参数选择原则,根据此原则选择合适的参数获得了最佳的焊缝成形.     

基于混合信号FPGA的脉冲MIG焊接电源数字控制系统

针对脉冲MIG焊中采用模拟电路控制方法时可靠性差、精度低、灵活性差、部分工艺区间的工艺效果不理想等缺点,设计了基于混合信号FPGA的数字控制系统,采用变基值时间的弧长控制策略,实现了脉冲电流的输出与焊接孤长的稳定控制.焊接结果表明,所设计的基于混合信号FPGA的脉冲MIG焊接电源系统动态响应快、可靠性高,焊接过程弧长稳定,焊缝质量较高.     

YAG激光与脉冲MIG复合焊接

研究了YAG(掺钕钇铝石榴石 ,Nd 3:Y3Al5O1 2 )激光与脉冲MIG电弧复合焊接铝合金的新工艺 ,设计制造了复合焊接机头 ,探讨了各种规范参数对焊缝成形的影响规律及激光与电弧的复合作用。结果表明 ,在比较宽的参数范围内YAG激光 -脉冲MIG复合焊接铝合金焊缝成形美观 ,无气孔等缺陷 ,熔深与激光单独焊比增加 4倍 ,与脉冲MIG焊接比增加 1倍以上 ,焊速显著提高 ,是一种理想的焊接工艺。     

基于PFM调节的脉冲MIG焊电弧调节机理分析

针对脉冲MIG焊电源弧长控制方面存在的问题,展开对脉冲MIG焊电弧自我调节机理以及在脉频调制(PFM)控制下的电弧调节机理的研究.建立了电弧弧长数学模型,分析了PFM双闭环电弧调节系统的工作原理,给出了PFM电流调节数学模型,并分析了非阻性焊丝和阻性焊丝PFM电弧控制机理及在电弧控制中存在的问题.从理论上推导出对于非阻性焊丝PFM电流调节可以获得更稳定的焊接效果,而对阻性焊丝CTWD固定时可获得稳定的焊接效果,在CTWD变化时无法获得满意的焊接效果.最后分别对阻性焊丝和非阻性焊丝进行PFM电弧调节阶跃试验,通过对试验结果分析,验证了上述理论推导.     

脉动送丝MIG焊的熔滴过渡及焊缝成形分析

文中在等速送丝MIG焊基础上,搭建了脉动送丝MIG焊系统,利用焊接电流电压信号采集系统以及高速摄像等设备对焊接过程进行检测,研究了脉动送丝对MIG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响.结果表明试验发现,脉动送丝条件下熔滴所受轴向机械力是影响熔滴过渡形式的关键因素.在相同的脉动送丝频率下,脉动送丝速度基值与峰值时熔滴过渡形式有所差异;随着脉动送丝频率的改变,熔滴过渡形式也会发生变化;相比于等速送丝,脉动送丝条件下形成的焊缝熔宽更宽,且随着脉动送丝频率的增加,熔宽逐渐增大.     

单电源双丝脉冲MIG焊交替燃弧的电弧行为

搭建了单电源并联并列式双丝脉冲MIG焊接工艺试验系统,在试验过程中采集了双路焊接电流及电压信号,并对焊接过程中的电弧行为与熔滴过渡过程进行了同步拍摄.应用上述试验系统,在实现稳定焊接过程的基础上,分别研究了焊丝间距,电弧电压两个因素对单电源并联并列式双丝脉冲MIG焊交替燃弧过程的影响.结果表明,随着焊丝间距增加,电弧电压增大,交替燃弧频率减小,交替现象显著.焊接过程中产生的带电粒子的行为方式是交替燃弧现象的重要影响因素.     

高强铝合金VPPA-MIG复合焊接焊缝成形机理

VPPA-MIG复合焊集VPPA穿透力强和MIG焊熔敷效率高的优点,弥补了单VPPA焊工艺区间窄且需立焊和MIG焊熔深浅的不足. 使用Red Lake Y4高速摄像获取6 mm厚2A12铝合金VPPA-MIG复合焊接熔池图像,建立了熔池受力模型. 对比分析了复合热源不同能量配比对焊缝成形和熔池形貌的影响及VPPA-MIG与单MIG焊缝成形特点. 结果表明,VPPA-MIG复合热源相比单VPPA热源易保持焊缝成形稳定性. VPPA电流接近穿孔阈值时,配合较低功率MIG热源可以获得6 mm厚2A12铝合金良好焊缝成形;VPPA能量比例过低时,小孔较浅,熔化效率较低,不能起到增加熔深的作用;VPPA能量比例过大,易使熔池失稳,焊缝成形不良. 热源输入功率相同时,VPPA-MIG复合焊比MIG焊显著增加焊缝熔深和深宽比,提高生产效率.     

Droplet transition for plasma-MIG welding on aluminium alloys

The synchronous acquisition system of droplet image inspection and arc electric signals were established and the droplet transition characteristics of aluminum alloys were researched in the plasma-MIG welding process.Typical droplet transition modes include globular transfer mode,short circuiting transfer mode,metastable spray transfer mode and projected transfer mode.The result indicates that MIG droplet transfer frequency and droplet transfer modes are changed by introducing the plasma arc in the plasma-MIG welding process compared with the MIG welding on the aluminum alloys,which broadens the range of welding parameters when the stable welding process proceeds.The metastable spray transfer and projected transfer mode are proved to be the most optimal modes by comparing the stability of electronic signal,droplet transition,weld appearance and weld penetration.     

Digital control system for pulsed MIG welding power based on STM32

Digital control system for pulsed MIG welding power based on STM32 is set up with 32-bit STM32F103ZET6 directing against the pulse waveform modulation of pulsed MIG welding. High-frequency inverter and medium-low frequency pulse waveform modulation of pulsed MIG welding are realized by using the integrated PWM module within STM32 to generate PWM signals of phase-shifted full-bridge soft-switching and constant-current control of output current is achieved by means of anti-windup PI control algorithm to improve the stability and reliability of control system. Experimental results demonstrate that the designed digital control system based on STM32 can achieve perfect pulsed MIG welding technique with stable welding process and good weld appearance, fully demonstrating the advantages of digital control based on STM32.     

MIG焊铝正弦波调制脉冲控制参数应用

基于铝合金类轻质材料焊接之低能量输入等难点的要求,建立了正弦波调制脉冲MIG焊铝控制参数关系式,试验验证了所建立的正弦波调制脉冲控制参数关系式的正确性和实用性,由于正弦波形具有无限阶导数连续性、永恒周期性、控制参数少等特征,其调制脉冲波形可实现焊接能量有效精确调节,且易于稳定形成高质量的鱼鳞纹焊缝.试验提出的关系式中m的数值范围在2～3时,正弦波调制脉冲焊接具有参数匹配范围宽,受工作外部环境干扰因素的影响小等优点,为正弦波调制脉冲MIG焊接过程的参数一元化开发等奠定了理论基础.     

旁路耦合电弧高速焊接工艺

为了实现传热、传质的解耦,提出了旁路耦合电弧焊接工艺(Arcing-wire PAW).介绍了旁路耦合电弧焊接工艺的原理和系统组成,利用数据采集系统和高速摄像机对电信号和熔滴过渡进行同步采集,结合电信号变化和熔滴过渡行为分析不同焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,送丝速度和MIG电流的变化改变了焊丝熔化的平衡位置,使得熔滴的过渡状态和频率发生了变化,焊丝垂直高度的变化使得焊丝充分利用熔池的热量实现稳定快速过渡.由于传热和传质可以分开控制且电弧形态在焊接方向被拉长,保证了高速焊接时焊接过程的稳定性.