双弧脉冲MIG焊专用电源设计及试验分析

双弧脉冲MIG焊是一种低能量输入焊接方法,其原有的双电源供电系统结构复杂、协同控制困难、易受干扰. 为此提出了双弧脉冲MIG焊一体化专用电源的设计思路,将主弧和旁弧两路脉冲电流使用同一控制系统进行统一协调控制. 设计了基于有限双极性全桥逆变的主电路和基于DSP2812的控制电路,搭建了一体化专用电源系统整体模型,并通过仿真验证了其可行性. 在此基础上,利用设计的专用电源原型机进行了铝钢低能量焊接工艺试验. 结果表明,一体化专用焊接电源能够满足双弧脉冲MIG焊低能量焊接的要求,在低能量输入下可以获得较好的焊接效果.     

基于脉冲电流参数的铝合金脉冲MIG焊过程控制

铝合金脉冲MIG焊弧长稳定性直接影响焊接过程稳定性及焊缝成形,为使其焊接过程稳定,获得高质量焊缝,通过焊接工艺试验研究了脉冲电流参数变化对弧长稳定性的影响规律,建立了铝合金脉冲MIG焊弧长与脉冲电流参数间的动态变化数学模型,并利用Matlab/Simulink软件进行了弧长对脉冲电流占空比、脉冲电流频率变化的动态响应仿真分析,同时进行了控制脉冲电流占空比、频率来稳定弧长的平板堆焊工艺试验研究.结果表明,所建立的数学模型能很好地反映铝合金脉冲MIG焊过程,通过调节脉冲电流占空比、频率参数可实现铝合金脉冲MIG焊稳定焊接,获得成形美观的焊缝.     

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。     

局部干法水下快频脉冲MIG焊电源研制

针对复杂水下环境焊接过程对焊接电源超高动特性与精确控制需求,设计基于SiC模块的快频脉冲焊接电源功率主电路,开发全数字化控制系统,研制出局部干法水下快频脉冲MIG焊电源(local dry underwater fastfrequency pulsed MIG,LDU-FFPMIG).研制的LDU-FFPMIG焊接电源额定输出电流为400 A,能精确输出多种0～30 kHz的快频脉冲电流波形,快频脉冲电流幅值高达200 A.提出LDU-FFPMIG焊接新工艺,将快频脉冲应用到304不锈钢局部干法水下MIG焊接,探究快频脉冲对传统局部干法水下脉冲MIG焊的影响.结果表明,研制的LDU-FFPMIG焊接电源能够实现稳定的局部干法水下MIG焊,可获得良好的焊缝成形;快频脉冲电流的引入可显著提高电弧能量密度和焊接稳定性,减小熔宽(B)、增大熔深(H),焊缝成形系数(B/H)减小约30%,并且可以细化晶粒.     

铝合金双脉冲MIG焊控制系统设计与工艺研究

针对铝合金焊接性差的缺点,以TMS320LF2407A芯片为控制核心,从硬件电路、控制思想、软件抗干扰、起弧波形等方面进行了铝合金双脉冲MIG焊控制系统设计.试验结果表明,该控制系统波形控制稳定一致性好,自行设计的大能量起弧波形控制程序起弧可靠、效果良好;同时熔池搅拌能有效减少气孔等缺陷的发生几率,可获得美观的鱼鳞纹焊缝;在一定范围内,焊缝外观与焊接速度直接相关,随着焊接速度的提高,焊缝的鱼鳞状波纹明显增大,成形宽度明显减小;增加焊接电源的能量密度是提高焊接接头性能的有效途径.     

基于LabVIEW的双脉冲MIG焊系统研究

LabVIEW具有编程语言图形化、开发周期短和难度低的特点。在LabVIEW开发环境下,结合NI公司的数据采集卡搭建了双脉冲MIG焊系统,能够采集电流、电压和控制输出,并实时显示双脉冲波形。设计了多组双脉冲实验,验证了双脉冲MIG焊焊接系统可行性。实验结果证明,基于LabVIEW的双脉冲MIG焊系统可以实现焊接要求,焊接过程良好,能形成良好的鱼鳞纹焊缝。     

非铁金属的焊接

20093239铝合金双脉冲MIG焊控制系统设计与工艺研究/姚屏…//焊接.-2009(1):33~36针对铝合金焊接性差的缺点,以TMS320LF2407A芯片为控制核心,从硬件电路、控制思想、软件抗干扰、起弧波形等方面进行了铝合金双脉冲MIG焊控制系统设计。试验结果表明,该控制系统波形控制稳定一致性好,自行设计的大能量起弧波形控制程序起弧可靠、效果良好;同时熔池搅拌能有效减少气孔等缺陷的发生几率,可获得美观的鱼鳞纹焊缝;在一定范围内,焊缝外观与焊接速度直接相关,随着焊接速度的提高,焊缝的鱼鳞状波纹明显增大,成形宽度明显减小;增加焊接电源的能量密度是提高焊接接头性能的有效途径。图7表1参6200932407A52铝合金双丝焊工艺及焊缝耐腐蚀性/解瑞军…//焊接学报.-2008,29(12):57~60采用ER5356焊丝对40mm厚7A52铝合金板进行双丝气体保护焊。对母材及双丝焊焊缝显微组织进行分析,同时根据7A52铝合金在实际生产中的应用情况,进行了母材及焊缝在3.5%NaCl腐蚀溶液中的盐雾腐蚀试验。结果表明,双丝焊焊缝组织由α(Al)+β(MgZn2)相组成,且焊缝组织较为致密、晶粒细小、焊缝中心为...     

非铁金属的焊接

20093239铝合金双脉冲MIG焊控制系统设计与工艺研究/姚屏…//焊接.-2009(1):33~36针对铝合金焊接性差的缺点,以TMS320LF2407A芯片为控制核心,从硬件电路、控制思想、软件抗干扰、起弧波形等方面进行了铝合金双脉冲MIG焊控制系统设计。试验结果表明,该控制系统波形控制稳定一致性好,自行设计的大能量起弧波形控制程序起弧可靠、效果良好;同时熔池搅拌能有效减少气孔等缺陷的发生几率,可获得美观的鱼鳞纹焊缝;在一定范围内,焊缝外观与焊接速度直接相关,随着焊接速度的提高,焊缝的鱼鳞状波纹明显增大,成形宽度明显减小;增加焊接电源的能量密度是提高焊接接头性能的有效途径。图7表1参6200932407A52铝合金双丝焊工艺及焊缝耐腐蚀性/解瑞军…//焊接学报.-2008,29(12):57~60采用ER5356焊丝对40mm厚7A52铝合金板进行双丝气体保护焊。对母材及双丝焊焊缝显微组织进行分析,同时根据7A52铝合金在实际生产中的应用情况,进行了母材及焊缝在3.5%NaCl腐蚀溶液中的盐雾腐蚀试验。结果表明,双丝焊焊缝组织由α(Al)+β(MgZn2)相组成,且焊缝组织较为致密、晶粒细小、焊缝中心为...     

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.     

双丝脉冲MIG焊的双脉冲焊接方法

为优化双丝脉冲MIG焊的焊缝成形质量,提出双丝脉冲MIG焊的双脉冲焊接方法,构建基于DSP的双丝脉冲MIG焊的双脉冲数字化交替相位协同控制系统,对双丝脉冲MIG焊的单脉冲和双脉冲焊接进行平板堆焊试验.结果表明,双丝脉冲MIG焊双脉冲焊接系统实现了稳定的双脉冲焊接过程,焊缝成形良好.对单脉冲和双脉冲焊接所得焊缝的横截面宏观金相对比分析结果表明,双脉冲对焊接熔池有很强的搅拌作用,双脉冲焊接所得焊缝晶粒比单脉冲焊缝晶粒更小,说明双脉冲具有细化晶粒的效果,证明在双丝脉冲MIG焊中应用双脉冲有一定的优化作用.     

基于动态模糊神经网络的铝合金脉冲MIG焊接过程解耦控制分析

针对铝合金脉冲MIG焊接过程参数间强耦合、不稳定等关键问题,在介绍DFNN结构、学习算法基础上,设计了基于D-FNN的解耦控制器,并对同步、非同步与加干扰脉冲输入信号下分别对以脉冲电流占空比、送丝速度为输入量,以焊丝伸出长度(干伸长)、焊缝正面熔宽为被控量的铝合金脉冲MIG焊多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)过程进行了动态解耦控制仿真研究,仿真结果表明,D-FNN控制器能够实时进化规则,动态调整学习因子,实现了MIMO过程的完全解耦,满足焊接实时控制要求且具有快的响应速度、较好的鲁棒性,为铝合金脉冲MIG焊MIMO过程稳定焊接提供了一种新型的实时解耦控制方法.     

脉冲MIG焊前中值波形控制工艺参数

为了实现脉冲MIG焊熔滴过渡的稳定可控,设计了前中值波形控制工艺方法.在两脉冲峰值之间增加中值电流,提高了熔滴过渡的可控性.采用自行研制的焊接电弧动态小波分析仪对前中值电流波形控制的焊接过程进行了分析和评定,工艺试验表明,前中值电流太小时有短路断弧等现象,前中值电流太大则类似于无中值波形;前中值时间太短时中值阶段效果不明显,前中值时间太长时焊接过程不稳定.调节适当的中值电流和中值时间,可实现熔滴过渡的可控性,经试验得到脉冲电流和脉冲时间的最佳匹配参数.     

不同MIG焊方法对7N01-T4铝合金焊接接头力学性能的影响

采用硬度、拉伸和微型剪切试验研究了轨道列车用7N01-T4铝合金在单脉冲MIG焊、双脉冲MIG焊和超威弧MIG焊三种焊接工艺条件下焊接接头的力学性能。结果表明:双脉冲MIG焊焊接接头系数要高于单脉冲焊和超威弧焊;双脉冲焊和超威弧焊比单脉冲焊的热影响区宽度要窄;超威弧焊接接头的韧性和塑性均要优于双脉冲接头和单脉冲接头。超威弧MIG焊接方法可以改善铝合金焊接接头整体性能。     

脉冲电流波形对Tandem双丝MIG焊力学性能影响

双丝脉冲MIG焊作为高效化的不锈钢焊接方法,是目前焊接行业研发的热点之一,但是如何选择和调节双丝MIG焊的电流波形参数依旧是一个难点. 为了优化不锈钢焊接的焊接方法,提高焊接效率,文中以双相不锈钢为焊接工件,通过电流波形参数对比试验,研究了双丝梯形波双脉冲焊,双丝矩形波双脉冲焊以及双丝单脉冲焊对焊接质量的影响. 结果表明,在相同热输入的条件下,双丝梯形波双脉冲焊焊接稳定性好于双丝矩形波双脉冲焊和双丝单脉冲焊,且前者的焊接成形质量更高,可看到更多的鱼鳞纹,同时使不锈钢接头的的拉伸强度和硬度以及韧性显著提高.     

共熔池双TIG焊电弧稳定性研究

分析了共熔池双TIG焊的特点,通过试验.对由各种不同形态的电流组合构成的双弧系统的电弧稳定性进行了研究,探讨了共熔池双TIG焊过程的电弧系统稳定性控制方法.结果表明:通过控制焊接电流的形态及焊接电流值之间的绝对差值,采用双直流电弧、双脉冲电弧或直流与脉冲的混合电流形式都能得到稳定的双弧系统.但在采用较大的双脉冲电流的条件下,脉冲电流之间需存在交错延时,才能保证双弧的稳定性.     

斜特性式脉冲CO2焊电源自适应控制方法

在脉冲CO2焊设备采用恒流控制电流波形时,其外特性也就变为恒流特性,这样就需要在恒流闭环控制CO2焊脉冲电流波形的基础上采用相应措施,来保证CO2焊电源具有足够的电弧电压自动调节性能.从电弧能量控制的角度,研究了通过控制CO2焊燃弧过程峰值电流时间的途径来闭环自动调节脉冲CO2焊电弧电压的斜特性式控制方法;提出了以脉冲式CO2焊逆变电源外特性斜率为判据的控制算法,使脉冲CO2焊电源输出外特性斜率可调.结果表明,斜特性脉冲CO2焊电源能在焊接过程中自适应调节电弧电压,并可通过改变电源外特性斜率来定量调节电源对弧长的自动调节强度.     

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.     

双丝双正弦电流脉冲波形控制

针对数字化双丝焊接提出了双丝双正弦电流脉冲(Twin wire sine pulse MIG简称TSP-MIG)焊接波形,并对该焊接波形的控制方法进行了研究和设计。该TSP-MIG焊接波形控制主要分为两大部分:相位控制和双丝基值峰值电流正弦调制控制。通过对两丝脉冲周期输出过程的分解,得到了两丝在一个周期内不同阶段脉冲输出的匹配规律,并设计了相位控制和正弦调制软件模块。从试验结果可知,实际焊接输出的TSP-MIG焊接波形与软件设定的波形一致,达到了预期的控制效果。在试焊中焊缝规整一致,且有明显的鱼鳞纹。     

基于数学建模的铝合金双脉冲MIG焊专家数据库设计

研制基于DSP的数字化双脉冲MIG焊电源,建立并论证了双脉冲MIG焊波形的定频模型和变频模型.结果表明,从50～300A电流范围内实现了精确到1 A的双脉冲焊铝.专家数据库设计以调节强弱脉冲群中脉冲个数为主、脉冲基值为辅,一方面实现了焊接电流的连续性可调,另一方面达到了焊接过程中小电流细调、大电流粗调的"人性化"效果....     

基于DSP的单脉冲焊及双脉冲焊全数字控制系统的研究

设计并实现了脉冲焊电流和弧长的全数字控制，取得了良好的控制性能：电流波形的灵活精确控制和弧长的高速稳定调节。采用变参数数字PI调节器，取得了良好的脉冲电流波控效果，同时在孤长调节中不再应用PI或PID控制器，实现了在全范围内对孤长的快速、稳定调节，满足自动焊、无人干涉焊接的需要。实验结果表明，设计的脉冲焊全数字控制系统取得了一致性好的理想电流波形，在焊矩高度等扰动发生时。孤长可以实现快速、稳定地调节。同时将上述设计应用于双脉冲焊焊铝的设计中，实验证明同样获得了好的控制效果和工艺效果。