从2005德国埃森焊接展览会看弧焊工艺与设备的发展动态

第十六届国际焊接与切割展览会于9月17日在德国埃森市圆满落下帷幕。本届大会以“感受鲜活的技术”为主题，展示了世界范围焊接技术最新成就，置身展场犹如享受一场饕餮大餐。如今大会已曲终人散，但带给人的震撼似余音绕梁，空谷回声。本届大会以8％的增幅再创大会历史新高，中国焊接企业参展代表团和参观代表团却皆以近10倍的增长亮相于展场，使展场涌动着一股强劲的中国潮，让世界瞩目。本刊有幸邀请到一些亲临展场的弄潮儿，让他们通过笔端与你分享那一份畅游后的欢愉和遐思，共同去感悟行业未来，探讨发展良策。[编者按]     

A novel arc welding inverter with unit power factor based on DSP control

A novel inverter power source is developed characterized with constant output current and unit power factor input. Digital signal processor （ DSP ） is used to realize power factor correction and control of back-stage inverter bridge of the arc welding inverter. The fore-stage adopts double closed loop proportion and integration （PI） rectifier technique and the back- stage adopts digital pulse width modulation （ PWM） technique. Simulated waves can be obtained in Matlab/Simulink and validated by experiments. Experiments of the prototype showed that the total harmonic distortion （THD） can be controlled within 10% and the power factor is approximate to 1.     

弧焊逆变电源的输入性能分析与滤波电路参数优化

传统的逆变焊接电源对电网来说，本质上是一个带大电容的整流角载，其输入电流是一种尖角波，含有丰富的谐波分量。弧焊逆变电源的功率因数是畸变因子和位移因子的乘积，畸变因子表征了谐波畸变对功率因数的影响。为提高逆变电源的功率因数，必须采用谐波抑制技术降低输入电流的谐波畸变步。在弧焊逆变电源中采用LDC滤波电路，可以降低直流线上的电压纹波。通过优化参数设置，可以使弧焊逆变电源的功率因数提高到95%，电流谐波畸变率低到30%     

变极性TIG焊接电源的研制

变极性TIG焊接电源是一种用于铝合金焊接的新型焊接设备，其焊接电流频率、正负半波电流时间和幅值都可以分别独立调节。主电路结构采用2级逆变，前级为全桥逆变式结构，后级为半桥逆变式结构。该电源可实现变极性方波交流、直流、脉冲电流等多处输出。在DCEN向DCEP过渡时采用叠加电流脉冲进行稳弧，小电流时焊接电弧也十分稳定。调节正负半波的幅值、频率及占空比能满足铝及铝合金的焊接工艺要求。     

电弧热丝变极性等离子弧增材制造成型尺寸预测

电弧热丝变极性等离子弧(arcing-VPPA)对传热与传质的可靠控制使其在电弧增材制造方面拥有独特的优点。针对单道多层铝合金堆砌试样,利用二次通用旋转组合方法针对性地设计了单壁墙试验样本,通过多次回归方程建立了单壁墙成型尺寸与工艺参数之间关系的数学模型。结果表明,模型能够较好地预测单壁墙的熔敷尺寸,真实值与拟合值基本一致。同时发现,等离子电流、行走速度、送丝速度对层高的影响较为明显,且等离子电流与焊接速度对层高的影响存在交互作用;而对熔宽影响较明显的是等离子电流、变极性脉冲MIG电流以及焊接速度。同时分析了增材成型熔宽尺寸稳定性控制策略,发现等离子电流以等差数列排序的控制方案在增材宽度的稳定性控制上具有明显优势。     

面向虚拟现实人机协作焊接系统的运动控制策略

以发挥人的优势为目标,设计虚拟现实人机协作焊接系统的运动控制策略并研究其针对焊接任务的可靠性.远程协作焊接过程可以将空间六自由度控制器的输入信号转换为目标焊枪的位姿变化、速度变化或加速度变化.面向焊接的任务性质,设计静态位姿型、动态位姿型、速度型、加速度型四种控制策略.在虚拟现实环境下开发用于检验运动控制策略可靠性的焊接跟随试验测试分析系统,研究遥控焊枪跟随物体沿直线轨迹、曲线轨迹、空间曲线轨迹运动时,四种运动策略的跟踪精度.结果表明,动态位姿型控制策略是应用于虚拟现实人机协作焊接系统中总体表现最稳定、适应性最强的运动控制策略.     

基于中间过渡层的5A06/0Cr18Ni10Ti气化冲击焊接工艺研究

利用气化冲击焊接技术,制备了力学性能良好基于中间层的5A06铝合金与0Cr18Ni10Ti不锈钢气化冲击焊接接头,中间层3003铝合金与飞板5A06铝合金和靶板0Cr18Ni10Ti界面焊接良好,接头结合区域呈圆环状。通过信号采集系统分析了铝箔气化时间和电流随能量输入的变化,采用OM和SEM分析了接头界面的微观形貌和元素分布。研究了能量输入对铝箔气化的时刻和接头力学性能的影响。结果表明,随着能量输入的增加,铝箔气化所需时间减小,最终碰撞速率增大,从而使焊接区域直径增大;接头的抗拉力和抗剪力随能量输入的增大而增大。当能量输入为9 kJ时,接头的最大抗拉力为44.0 k N,抗剪力为2.1 kN;5A06/3003界面呈中间对称波状结合,3003/0Cr18Ni10Ti界面以金属间化合物连接,结合区域错位分布。     

Weld deformation control based on programmable multi-point flexible support

T-joint titanium alloy structures are commonly used in aircraft manufacturing, and their laser welding process is relatively mature, but due to the strict requirements of the airplane production, the angular deformation caused by uneven heat input across the sheet is still not negligible, so active control needs to be imposed. In this paper, an active deformation control method based on programmable multipoint flexible support is proposed and validated. In response to the problem that the tradit...     

真空镀膜领域射频叠加直流偏压技术研究

针对射频辉光放电过程中射频电源与直流偏压电源的叠加问题,通过分析阻抗匹配网络和高频屏蔽网络的工作原理,利用阻抗匹配网络将射频电源的高频能量最大效率的输出到真空室,利用高频屏蔽网络将射频电源的高频能量进行屏蔽的同时将直流偏压电源的低频能量最大效率的输出到真空室.对射频辉光放电过程中射频电源、直流偏压电源以及真空室模型进行了系统的电路仿真,实现了射频电源与直流偏压电源的叠加,利用自制的射频电源与直流偏压电源系统进行了真空镀膜实验,证实了双电源系统的可行性.研究结果表明,利用阻抗匹配网络和高频屏蔽网络能够很好地将射频电源与直流偏压电源进行叠加,由双电源系统产生的带有负偏压的高频能量能够对真空镀膜工艺产生影响,有助于探索新的镀膜工艺.     

2219铝合金FSW/VPPAW交叉焊缝气孔缺陷

以6mm厚2219铝合金板材为研究对象,在搅拌摩擦焊焊缝上表面,沿垂直于搅拌摩擦焊方向,进行变极性等离子弧对接立焊,获得十字交叉焊缝.重点研究了搅拌摩擦焊热输入量对交叉焊缝气孔敏感性的影响.结果表明,随着搅拌摩擦焊热输入量的提高,焊缝中气孔数目减少.该研究为后续交叉焊缝气孔产生机理和解决方案的研究奠定了基础.