焊机动特性影响焊接飞溅的机理研究

本文利用微机数据采集分析系统定量研究了焊机动特性对焊接飞溅的影响关系及其作用机理。通过大最工艺实验及数据统计分析表明,在焊机从负载至短路过渡过程的电流峰值倍数I_(hd)/I_h 与焊接飞溅率间确实存在有一定量关系;通过与高速摄影同步进行的焊接电流采样分析可以认为,焊机动特性对焊接飞溅影响的实质主要在于其影响着熔滴短路过程结束时的焊接电流瞬时值。当I_(hd)/I_h 值过大时(超过2.0),熔滴短路结束重新引弧时的焊接电流值很大(接近峰值电流),对熔池金属会产生强烈冲击而引起金属飞溅现象。     

可控硅整流弧焊机动特性对焊接过程的影响

本研究应用自制的微计算机控制可控硅焊机试验系统进行了一系列焊接工艺试验.试验中,通过改变计算机程序参数的给定值来调节焊机在负载—短路过渡过程中的短路电流峰值I_(hd)等动特性参数,从而定量研究了可控硅焊机动特性对焊接过程中金属飞溅的影响关系.试验结果表明:可控硅焊机在负载—短路过渡中的短路电流峰值与负载电流之比值(I_(hd)/I_h)对焊接飞溅率△M 有很大影响.在本试验条件下,两者间的定量关系为:当(I_(hd)/I_h)值为1.6～2.0时,焊接过程中飞溅率△M 值最低;当(I_(hd)/I_h)值高于2.0或低于1.6时,焊接飞溅率△M 值则相应显著增加.     

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.     

碱性焊条焊接短路过渡时间的研究

本试验以各种整流焊机作为焊接电源,用MC—80A 动态分析仪为测试手段,对低氢型焊条手弧焊熔滴短路时间的概率分布进行了探讨。论证了低氢型焊条手弧焊短路时间概率分布属于离散型。短路时间最大的概率值所对应的时间为t_0,则有60%以上的短路时间集中在(t_0±3)ms的区域内。本文着重分析了焊条直径、焊接工艺参数、焊机特性对t_0的影响,初步确定在正常焊接条件下,不同的焊条直径时,t_0的变化范围,这对进一步研究低氢型焊条的飞溅与电源特性的关系,对探讨弧焊电源更为合理的动特性考核方法,有一定参考价值。     

整流手弧焊机的稳态短路电流与动特性及飞溅关系的探讨

本文以试验結果为依据,从理论上探讨了电感不同的两整流焊机的稳态短路电流与动特性及飞溅的关系。发现电感小的焊机稳态短路电流对动特性及飞溅影响很大,随稳态短路电流增大,飞溅也增大。电感大的焊机稳态短路电流对动特性及飞溅影响很小,甚至可忽略。同时指出电感小的可控硅焊机可以采用改变稳态短路电流大小的方法来控制焊机动特性及飞溅的大小。     

并联式波形控制对熔滴过渡的影响

为改善弧焊过程的动特性,减少飞溅,对一种并联式IGBT波形控制器的波控特性进行了实验研究,研究了该波形控制器对焊接过程焊机动特性的影响,并分析了波控参数对焊接熔滴过渡过程的影响.结果表明:并联式波控是一种低成本的、降低飞溅的有效方法,可以优化焊接电流的波形,抑制短路末期的峰值电流,确保短路末期液桥的柔顺破断,削弱燃弧初期电弧对熔池的冲击.     

弧焊逆变电源动态性能的提高及其对短路过渡焊接过程的影响

采用可饱和输出电感大幅度提高了弧焊逆变电源的动态性能。在此基础上,研究了电源动态特性对ＣＯ２短路过渡焊接过程的影响规律。研究结果表明,增大短路后期电流的下降速度可以有效地减小焊接飞溅,而提高短路中期电流上升速度则有利于短路过渡焊接过程的规则性与稳定性。     

典型弧焊电源外特性对焊接飞溅的影响

利用特制的变结构晶闸管整流焊机,研究典型焊机外特性对焊接飞溅的影响;独特的飞溅声波动态跟踪法和飞溅颗粒分类法研究焊接过程各阶段飞溅生成的条件和规律;探讨低飞溅率手工弧焊电源关参数的合理调节范围。     

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     

对现行手弧焊机动特性测试方法的看法

本文对 ZXG1—250型、ZX5—400型、ZXG一500型三种整流焊机采用相同规范时,模拟负载下的负载至短路的动特性波形与焊接时的动态波形进行了详细分析、计算,找出了接触器闭合时的短路电阻与焊接时的短路电阻随短路时间的变化规律。发现两种情况下的短路电阻之间存在很大差异。指出了用现行的模拟负载法测量焊机动特性是不合理的,也是影响焊机动特性评定准确性的重要原因。为进一步改进手弧焊机动特性测试方法提供了新的依据。     

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。     

软开关逆变器在CO2波控电源中的应用研究

将新型软开关电路拓扑和逆变技术引入CO2孤焊电源,保证电源在全范围内实现软开关,使开关管在零电压下开通和关断,开关损耗、开关应力及电磁干扰等得到明显改善,电源逆变频率高、效率高、稳定性好、动特性好。并以此为硬件平台,将波形控制技术引入CO2短路过渡各阶段的焊接电流控制,以软件编程的方式对各阶段焊接电流波形进行精细控制,有效地改善了CO2短路过渡的飞溅大和成形差的问题。     

CO2焊逆变式电源电子电抗的变结构控制仿真研究

介绍了一种适合用于CO2焊逆变式电源的电子电抗变结构控制方法.运用该方法和Matlab仿真工具,建立了电子电抗变结构控制仿真模型,并对电子电抗变结构控制的逆变式电源-电孤动态系统进行仿真.对比线性电子电抗控制和变结构电子电抗控制的不同结果,获得短路阶段电流初始上升率和后期上升率的不同,以及燃弧电流初始下降率和后期下降率的不同的电流波形,有效限制短路峰值电流,提高燃弧能量.试焊结果表明,电子电抗变结构控制的CO2焊逆变式电源对减小焊接飞溅和改善焊缝成形有着明显效果.     

车用薄镀锌板CMT搭接工艺特性

针对车用薄镀锌板材料,为了进一步降低冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)时产生的飞溅,研究分析了薄镀锌板CMT搭接焊接工艺特性.采用Baumer HX 13工业级高速摄像机拍摄了CMT焊接熔滴过渡图像,利用NI PXI数据采集系统采集了CMT焊接电流电压信号.主要研究了短路前期阶段与短路后期阶段电流电压对CMT熔滴过渡的影响规律,同时分析了焊枪倾角对薄镀锌板CMT搭接焊接熔滴过渡行为的影响.结果表明,当CMT短路阶段电流小于基值阶段电流时,电信号波形未出现扰动现象,焊接过程稳定;当降低短路后期电流约5 A时,能够有效降低CMT搭接产生的飞溅;当焊枪与垂直平面呈30°夹角时,能够获得平稳的熔滴过渡,焊接飞溅最小,焊缝熔深最大,焊缝成形最佳.故短路阶段电流小于基值阶段电流且降低短路后期电流约5 A时,采用焊枪倾角30°的焊接工艺能够实现较小的焊接飞溅,为生产实践提供理论依据.     

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.     

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