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。

基于数字信号处理的CO_2短路过渡数字信息控制

提出了数字信息控制 CO_2 短路过渡稳定性的思想 ,研制了基于数字信号处理 (DSP)芯片信息化控制的 CO_2 焊机 .讨论了用 DSP芯片对焊接过程信息进行实时处理的 DSP硬件设计、软件编程及电弧电压、电流信号的数字信号处理模式等内容 .试验证明 ,研制的数字化、信息化控制 CO_2焊机工作稳定可靠 ,能较好地满足工艺性能 .

基于数字信号处理的CO_2短路过渡数字信息控制

CO2气保护焊作为当下最重要的焊接方法之一,具有节能高效、抗锈、使用范围广、便于实现自动化等优点,在工业生产中得到大力应用。但是短路过渡CO2焊也有致命的缺陷——飞溅大和焊缝成形差,限制了CO2焊的进一步使用。本文就此在数字信息控制CO2短路过渡稳定性思想基础上,提出了基于数字信号处理的全数字信息化CO2焊机系统。

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。

基于电流变异系数的CO_2焊短路过渡稳定性分析

基于不同送丝速度、电弧电压、焊丝伸出长的CO2焊短路过渡的电信号,计算焊接过程中的焊接电流变异系数和熔滴过渡频率,综合熔滴过渡频率和高速摄影图片来分析焊接过程稳定性,研究了焊接电流变异系数与焊接稳定性的定量关系。试验与数值分析表明在改变送丝速度Vf,电弧电压U和焊丝伸出长L的条件下,焊接电流变异系数v(I)和焊接过程稳定性都成负相关关系,即焊接电流变异系数v(I)越小,焊接过程越稳定,反之熔滴过渡频率f越小,焊接过程越不稳定。

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。

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 。

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。

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。

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。

基于焊丝干伸长传感的焊矩高度实时控制系统

根据焊丝干伸长传感器的特点 ,建立了以MOTOROLAMC6 8HC11A1单片机为主控CPU的波控短路过渡CO2 焊接焊矩高度实时跟踪控制系统。通过对短路期间焊丝干伸长的实时检测与处理 ,采用合理的控制系统结构 ,实现了短路过渡CO2 焊接焊矩高度实时而精确的控制。并在不同的条件下 ,对控制系统的性能进行了试验研究 ,试验结果表明 ,系统的稳态和动态性能良好 ,可以实现不同倾斜角度、不同送丝速度和不同焊接速度下焊矩高度的实时跟踪控制。焊矩高度实时控制的实现 ,保证了焊接过程的稳定性 。

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。