波形控制CO_(2)焊电源电路结构仿真研究

短路过渡型CO_(2)弧焊系统在焊接过程中易产生飞溅,这主要是焊接过程中电弧能量不稳定和熔滴过渡状态不理想所致。为解决这一问题,从弧焊系统主电路结构出发,构建了全逆变和后级加入斩波两种不同控制方式的数学模型。在一定假设条件下,使用MATLAB中的Simulink模块建立两种控制方式的仿真模型,并对两种主电路结构下的输出波形进行对比分析。结果表明,后级加入斩波控制的主电路结构能更有效地满足CO_(2)焊短路过渡低飞溅的需求。这种控制方式能够通过调节电弧能量和熔滴过渡状态,降低焊接过程中的飞溅,提高焊接质量。此外仿真结果还显示,后级加入斩波控制的主电路结构在降低飞溅的同时,还能够有效改善焊接过程的稳定性,提高焊接效率。这对于优化CO_(2)弧焊系统的控制方式和提高焊接质量具有重要的理论意义和实际应用价值。

基于不同等离子电流的等离子−MIG复合焊数值模拟

建立Q235低碳钢平板对接三维有限元模型,研究不同等离子电流对Q235钢焊接熔深、温度场及残余应力的影响。采用双椭球体热源模型加三维锥体热源模型的组合式体积热源模型,模拟等离子−MIG复合焊热源,通过Q235钢平板对接焊工艺试验结果验证数值模拟的准确性。结果表明,焊缝截面熔池形貌的数值模拟结果与试验结果吻合较好,说明该热源模型可以可靠模拟等离子和MIG电弧2种热源的耦合效果;以不同等离子电流大小为因素,研究等离子电流对等离子−MIG复合焊接温度场及应力场的影响,等离子电流可以有效增加熔深并减小高残余应力集中区。

基于RLC串联谐振的GMAW磁控电源电流波形实现方法

外加交变纵向磁场可以有效改善大电流GMAW熔滴的过渡形式,提高焊接过程稳定性。但在实际试验中发现,当电源给定的交变电流频率较高时,励磁电流波形发生畸变使其有效值降低。利用RLC串联谐振原理,把频率在2000~5000 Hz的频率区间分成3段,每段设定一个典型频率,分别对3个典型频率下负载槽路参数进行设计,并利用Simulik仿真软件对设计的参数进行验证。试验结果表明,电路在设定的典型频率下实现谐振,且在相应的频率区间内电流有效值均比不加谐振补偿电容时得到提高。

变极性等离子弧焊研究进展

变极性等离子弧焊的优点在于能够灵活调节特征工艺参数如电流频率、正负半波电流幅值及导通时间比 ,以满足铝合金焊接时的阴极清理和形成穿孔焊。介绍了国内外在实现变极性电流波形、电弧稳定性、阴极清理机理、小孔信号检测等方面的研究现状。指出保证前后级同步是双逆变电路形式的技术关键 ,双通道形式可克服主、维弧干涉并降低钨电极烧损。溅射、电介质击穿及瞬时熔化和蒸发是目前解释阴极清理机理的主要理论 ,重要的是工艺参数对清理的影响规律。近年来又出现了几种新的小孔检测方法 ,而正面检测及多传感信息融合仍是其主要发展方向。

弧焊参数采集与分析系统在熔化极气体保护焊中的应用

通过综合运用数据采集卡的模拟输入输出功能以及高速摄像的外部触发功能,利用虚拟仪器LABVIEW和高速摄像设备,开发了一套弧焊参数采集与分析系统。该系统可以对焊接过程的电信号信息和熔滴过渡图像信息同步采集,并对采集的电信号进行滤波处理、统计分析、U-I分析、相关性分析、FFT变换、STFT变换、功率谱分析等时域和频域的分析。将该系统应用于GMAW(gas metal arc welding)过程中,通过综合分析电信号与熔滴过渡图像的关系以及焊接电流变异系数与频率的关系,可以直观地反映出焊接过程稳定性和电信号与熔滴过渡的关系,为波形控制和熔滴过渡控制提供理论依据,有利于优化GMAW过程。

等离子喷焊单片机控制系统研究

针对国内等离子喷焊系统采用的硅整流电源存在整个系统体积庞大、笨重的现状,采用IGBT逆变电源,控制系统则采用单片机控制技术代替传统的模拟控制技术,设计出了一套单片机控制的小型化的等离子喷焊系统.主电路为单电源供电,控制电路以高性能单片机80C196KC为核心,实现了对喷焊过程的自动控制.喷焊试验结果表明,整个等离子喷焊系统的体积和重量都大大减小,达到了设计目标.

微弧氧化电源IGBT驱动和保护研究

针对微弧氧化电源中IGBT的保护问题,分析了大功率IGBT的栅极特性以及造成损坏的主要原因;提出了保护IGBT的几种措施,并对CONCEPT公司新近推出的专用于驱动大功率IGBT的驱动模块2SD315A进行了原理、应用等方面的介绍。

IGBT使用可靠性研究

针对IGBT使用过程中容易炸管等损坏现象,结合实际问题,从IGBT参数选择、缓冲电路和散热设计等方面就IGBT使用过程中的可靠性问题进行了研究,提出了设计方案,同时针对常用驱动模块EXB841、M57959L在IGBT保护中出现的问题,对驱动电路做出了改进与优化。

基于双MCU的脉冲MIG焊数字化焊机

根据数字化焊机的发展现状,采用双MCU实现对脉冲MIG焊的控制。主电路采用半桥式IGBT逆变方式,控制系统采用双机控制:焊接电源的MCU控制系统主要包括焊接过程的输出特性控制、时序控制、焊接参数的实时采集、实时控制,而送丝机的MCU实现参数的预置并与主机通信实现现场信息显示和对送丝速度的精确调节。

MIG焊焊枪位置传感控制系统研究

以单片机80C552应用系统为控制器,以伺服电机为执行机构等组成的MIG焊焊枪位置传感为控制系统,针对MIG焊特点,研制了以旋转电弧扫描器为焊枪位置传感器.跟踪和焊接实验结果表明,本系统设计合理,跟踪实时性好,抗干扰能力强,控制精度高,高度和横向跟踪误差均小于1mm,可用于实际MIG焊焊缝跟踪控制.

具有不同通道变极性等离子弧焊设备研制

研制了一种具有不同通道的新型变极性等离子弧焊设备．采用双电源对主弧正负半波供电，在负半波以水冷铜喷嘴代替钨电极作阳极，既避免了主、维弧相互干涉现象，又降低了钨电极的烧损，使电弧和焊接过程稳定性提高．此外，电流频率、正负半波幅值和导通比的独立可调，能满足铝合金焊接时对金属熔化和阴极清理的不同需要．

基于ICE2PCS05有源功率因数校正电路的应用研究

逆变焊机输入整流电路中的滤波电容是导致输入电流波形畸变的原因所在,降低电源的功率因数,增加输入电流,并产生高次谐波,使逆变焊机难以通过EMC标准。在设计过程中利用基于ICE2PCS05的有源功率因数校正电路来解决逆变焊机输入电流波形畸变这一问题,理论分析和实验结果证明该方法合理可行。

变极性等离子焊设备控制系统研究

根据变极性等离子焊机的发展方向,提出了双电源等离子焊设备的设计方案,其中主电路采用逆变技术,控制系统则采用单片机控制技术代替传统的模拟控制技术.通过控制定时器8253的输出改变IGBT的通断时间,实现对变极性等离子弧焊设备电流频率、正负半波导通比的调节和控制.实验表明,以单片机80C552为核心组成的变极性等离子弧焊设备控制系统硬件设计简单,调节方便,显著提高了系统的可靠性.

GMAW焊机数字化送丝系统研究

采用数字化控制技术对送丝电机进行控制。采用光电编码器进行送丝速度反馈,利用相应的控制算法使实际送丝速度值与预置值趋于一致,从而改善其稳定性,保证焊接质量。送丝系统的数字化可实现与数字化焊接电源的接口。

基于80C196KC的大功率微弧氧化电源控制系统的研究

针对镁合金表面处理对参数调节和效率的要求,研制了大功率微弧氧化电源控制系统,该系统以80C196KC为核心,对整个系统的动作程序和工艺参数进行控制,电源实现了双向不对称脉冲输出和在大电流、高电压工况下主要参数的一定范围调节.硬件电路与软件设计中采用有效的抗干扰措施,使整个控制系统稳定、可靠.实验结果表明,该系统可以满足微弧氧化工艺的要求,实现微弧氧化的自动化.

基于80C196KC的脉冲MIG焊机的研究

介绍80C196KC单片机在脉冲MIG焊机中的应用。根据MIG焊机特点,80C196KC单片机主要完成A/D转换、PI控制、焊接过程中的时序控制、故障处理、参数预置、参数显示、PWM以及数据采集等功能。通过脉宽调制芯片SG3525和IGBT专用驱动芯片EXB841配合来驱动IGBT;通过MOSFET的开关电源来调节送丝速度。采用离散的增量型PI算法对采样电流值和给定电流值进行PI控制,其结果经过D/A转换后改变IGBT的输出脉宽,最终得到恒电流脉冲。焊机整机测试静特性动特性,结果表明焊机性能良好,达到预期目标。

水冷条件下WAAM温度场的数值模拟研究

针对熔化极丝材电弧增材制造(Wire arc additive manufacturing,WAAM)过程基板散热条件差导致热积累严重的问题,采用基板背面加水冷铜板的散热方式改善增材过程的散热,利用Abaqus软件分别模拟了有无水冷两种条件下增材时温度场的变化规律,并对模拟过程进行实验验证。结果显示,实验条件下基板测量点热循环曲线与模拟结果基本一致。有无水冷两种条件下基板温度均在第七层时达到最大;基板上高温区域扩展面积最大,基板在水冷条件下的冷却速率远大于无水冷条件下的冷却速率,且“双峰”效应较为明显。堆积第一层至第七层时,有无水冷两种条件下各层平均温度梯度逐渐减小,但前者始终大于后者,熔池体积不断变大。第七层至第十层时,成型件热积累接近饱和状态,此阶段成型件最易发生严重塌陷。

等离子喷焊在三偏心蝶阀上的应用

三偏心金属密封蝶阀由于具有耐腐蚀性好、密封可靠、开启力矩小等优点,逐步得到广泛应用。为提高密封面耐磨性,延长使用寿命,需对密封面进行改性处理。在采用自动等离子喷焊代替手弧焊实现三偏心蝶阀密封面喷焊的过程中,出现了喷焊面非线性位移、焊层开裂等问题。在研制以单片机80C196KC和CPM2A-60CDR-A可编程控制器为核心组成的喷焊自动跟踪控制系统的基础上,经过大量工艺试验,合理选择喷焊材料和工艺参数,在不预热条件下,得到成形均匀、无裂纹等缺陷、质量符合要求的自动等离子喷焊层,此成果已成功应用于实际产品的生产上。

基于DSP波形控制的GMAW电源系统

焊接薄板时,为减小热输入,减少焊件变形,控制短路过渡中的飞溅,研究配合推拉丝系统且以DSP(TMS320F2812)为控制核心的GMAW焊接电源系统,制定相应的波形控制方案.在波形控制方案中摒弃在短路初期降低电流的方法,采用驱动模块输出较小固定脉冲宽度的方案.焊接实验结果表明,设计的波形控制方案与推拉丝系统匹配良好,能实现低能量输入、飞溅较小的焊接.

PLC控制等离子喷涂设备的研制

研制了以Ｆ１－４０ＭＲ为核心的可编程控制器（ＰＬＣ）控制的等离子喷涂设备．喷涂电源采用８０９８单片机控制，最大额定输出功率１２０ｋＷ，并利用维弧电源消除了高频对单片机系统的干扰．研制的大功率等离子喷涂枪结构合理，引弧容易，喷涂过程稳定，能适应各种合金粉末喷涂要求．试验结果表明，整体设备操作简单，运行可靠，喷涂效果较理想．