短路过渡CO_2焊全数字控制系统

以短路过渡CO2焊全数字控制系统设计和实现为背景,针对全数字控制设计面临的新问题,应用分级递阶智能控制理论,有机地将数字PI控制器、模糊控制器和专家系统结合起来,使控制层次清晰化,实现方案简单化。试验证明,应用该系统在短路过渡区间实现了CO2焊较为理想的波形控制,弧长控制稳定,焊丝伸出长度变化的适应性增强,焊接过程控制智能化。

短路CO_2焊电磁力与表面张力自均衡过渡方法

提出了一种采用外特性自适应控制实现短路ＣＯ２焊电磁力与表面张力自均衡过渡方法。基于提出的缩颈过程液桥表面形态变化规律的简化模型，文中对不同液桥形态下表面张力性质进行了分析，考虑到熔池波动等因素对液桥形态的影响，单纯依靠表面张力过渡必然存在由于液桥不能及时爆断而引发的稳定性问题。在研究了电磁收缩力和液桥半径及短路电流的关系、液桥电阻和液桥半径的关系之后，设计了本文的方案。试验结果证明，此种方法不仅可以有效提高短路液桥缩颈过程中电流的衰减速度，减小短路液桥爆断前集聚的能量并达到减小飞溅的效果，同时又实现了电磁力与表面张力的自动均衡，确保了熔滴的平稳过渡和液桥的及时断开，有效改善了焊接过程的稳定性。

全数字控制短路过渡CO_2焊波形控制研究

从全数字控制角度出发,针对目前常用短路过渡CO2焊波形控制方式的不足,提出了自然波形控制方案。工艺试验证明,与传统波形控制方法相比,自然波形控制在短路过渡的中大工艺参数区间内抑制瞬时短路作用明显,短路过渡频率较高,焊接电弧稳定性增强。

波控CO_2短路过渡焊的电弧行为

在基于CO_2短路过渡焊存在的飞溅和成形问题的物理本质所提出的波形控制方案的基础上,对CO_2短路过渡焊波形控制过程中存在的断弧和电弧偏吹等电弧行为进行了电参数波形检测和高速摄影研究,分析了所采用的波形控制方案在特定条件下存在的问题,指出了在波形控制燃弧阶段进程中应注意控制的精确化而不是波形之间简单的切换,这样才能保持燃弧过程及整个短路过渡过程的稳定性。

CO_2半短路过渡焊电弧电压自寻优智能控制

针对细丝短路过渡焊 ,采用以实现最高短路过渡频率为目标的自寻优模糊控制 ,可以使电弧电压与唯一设定值焊接电流形成优化匹配获得最高短路过渡频率 ,达到稳定熔滴过渡、减少飞溅和改善成形的目的。但试验发现这一控制策略用于半短路过渡焊 ,则无论电流选多大 ,电弧电压常维持在 2 0V左右 ,所焊焊缝熔宽窄 ,余高大 ,熔深浅。显然 ,对于半短路过渡焊的电弧电压仍采用以实现最高短路过渡频率为寻优目标的控制策略是不够全面的。针对这一情况 ,研制了一种以可编程控制器 (PLC)为核心器件 ,通过自主开发软件自动实现对半短路过渡焊电弧电压寻优的智能控制。系统以实现较高短路频率和较长燃弧占空比为复合寻优目标 ,对电弧电压进行优选法和变步长法分段自寻优 ,寻优后的电弧电压与设定的焊接电流形成优化匹配 。

CO_2焊短路过渡过程控制策略及实施方案探讨(二)

在分析CO2 焊飞溅产生及焊缝成形机理的基础上 ,从非电器因素和电器因素 2个角度出发 ,探讨了CO2 焊短路过渡过程控制的策略、原理及特点 ,提出了恒频短路过渡智能控制方法的实施方案 ,该方案能有效抑制飞溅 ,改善焊缝成型 ,并具有控制简单、易于实现等特点 ,对逆变式CO2 气保焊机的研制具有一定的参考作用。

CO_2焊短路过渡过程控制策略及实施方案探析(一)

在分析CO2 焊飞溅产生及焊缝成型机理的基础上 ,从非电器因素和电器因素 2个角度出发 ,探讨了CO2 焊短路过渡过程控制的策略、原理及特点 ,提出了恒频短路过渡智能控制方法的实施方案 ,该方案能有效抑制飞溅 ,改善焊缝成型 ,并具有控制简单、易于实现等特点 ,对逆变式CO2 气保焊机的研制具有一定的参考作用。

基于净干伸长的CO_2焊接过程动态模型与参数控制

通过对CO2焊接过程中电路的整体分析,提出了"电源-电缆-净干伸长-熔滴-电弧"系统模型。在模型中,以焊丝净干伸长为变量,根据干伸长温度分布函数推导出净干伸长压降模型。而后,采用短路过渡熔滴时间权重长度及金属固液态体积转换的方法,建立了连续多周期过渡的液态熔滴压降子模型。在此基础上,考虑电源内部电路和焊接电缆等因素,得到电弧电压与焊接电流、净干伸长及焊炬高度的焊接过程动态模型,同时对参数控制进行了模拟分析,并将该模型与实际的焊接过程进行了有效比较。

基于LabVIEW的CO_2焊接数据采集分析系统

利用虚拟仪器LabVIEW8.2,建立对熔滴短路过渡CO2气体保护焊的电弧电压、电流采集与分析处理系统。利用本系统,为分析与评判焊接质量提供直观可靠的依据,为焊接工艺的制定与改进提供参考和指导,从而可以用于实际工艺的优化。

短路过渡焊丝伸出长度适应性数字模糊控制系统

针对短路过渡CO2气体保护焊在焊丝伸出长度变化较大时,焊接电弧稳定性差,易导致焊接过程中断和焊缝成形不良的问题,采用一种以ADI公司的ADSP2181数字信号处理器为核心,设计具有全数字控制特点的CO2焊短路过渡模糊控制系统。模糊控制系统由模糊控制器和波形控制参数在线调整两部分组成,模糊控制器主要是调节送丝速度,而后以送丝速度为依据,通过波形控制参数在线调整包括焊接电源输出电压在内的短路过渡波形控制参数。试验证明,模糊控制系统通过在线焊接平均电流检测与计算,自动调整送丝速度和波形控制参数,增强了焊接过程中焊丝伸出长度变化时焊接电弧的稳定性,提高了短路过渡CO2焊丝伸出长度的适应范围,焊丝伸出长度的变化在8～45mm的范围内均可获得良好的焊缝成形。

短路过渡电弧控制系统自调性能的分析和研究

电弧自调性能的强弱会影响电弧长度在扰动下的恢复能力,从而影响焊接电弧的稳定性和工艺性能。针对CO2短路过渡焊接电弧控制系统,建立了系统的数学模型,并分析系统的电弧自调性能及其主要影响因素。分析结果表明,焊接电源动特性对电弧自调性能的影响是决定性的。通过工艺实验证实了上述结论。在此基础上,设计了非对称电子电抗器,显著提高了CO2短路过渡焊接电弧的自调性能。

焊接设备 熔焊设备

全数字化多功能焊接电源平台 建立了包括焊条电弧焊、氩弧焊、CO2短路过渡焊、气体保护单脉冲和双脉冲MIG／MAG焊在内的5种工艺的焊接电源平台，该平台由焊接电源本体、送丝电机及冷却水箱构成。分析了它的工作原理并阐述了主要功能。