三极管式高频脉冲钨极氩弧焊电源

阐述了电流反馈截止式三极管高频脉冲钨极氩弧焊电源的基本原理和电路组成.分析了脉冲电流产生和变化规律.指出了电路参数对电源性能的影响;主回路电感、续流电阻对脉冲频率及脉宽比的影响;以及主回路电感对三极管管压降的影响及电路参数对输出频率、电流波形、外特性曲线形状及三极管工作状态的影响.高频脉冲TIG焊是一种新工艺,由于高频电弧具有很高的稳定性,因而可以显著提高焊接速度,最小焊接电流可以达到几安培以下,能焊接0.1mm厚的不锈钢薄板.     

脉冲旁路耦合电弧MIG焊一体化专用电源建模及仿真

脉冲旁路耦合电弧MIG焊是一种低能量输入的焊接方法,其普遍采用双电源协同的方式来实现.针对双电源系统结构复杂、协同控制困难的问题,采用一体化专用电源的思想,提出了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的总体设计方案.设计了基于三相输入整流滤波、有限双极性全桥逆变、变压及二次整流滤波的主电路,采用模糊自适应整定PID控制算法进行反馈控制.搭建了主电路、控制算法和PWM波生成器的系统整体模型,模拟仿真了脉冲旁路耦合电弧MIG焊主弧和旁弧脉冲电流波形同步相位和交替相位时的情况,仿真结果结果表明,脉冲旁路耦合电弧MIG焊一体化专用焊接电源的设计方案是可行的,能够满足其电流波形匹配的要求.     

纵向磁场作用下的钨极氩弧焊电弧温度场

通过采集钨极氩弧焊电孤单色图像,采用Fowler-Milne法得到了纵向磁场作用下的电弧温度场,研究了磁感应强度、焊接电流和弧长对电弧温度场的影响.结果表明:在纵向磁场作用下,电弧温度整体降低,电孤体下部出现低温腔;电孤温度场受磁感应强度、焊接电流及弧长的影响.结合电弧图像及温度场在纵向磁场作用下的变化规律,对纵向磁场作用下电弧的演变过程进行了描述:随着磁感应强度增大,在洛仑兹力与自磁收缩力的共同作用下电弧出现先扩张后收缩的现象;随着弧长变长,低温腔变大,阳极附近电孤中心温度变低,且温度半径变大;随着焊接电流的增大,电孤作用半径及电弧的温度半径变大.     

脉冲MIG焊控制方法的现状

针对脉冲MIG焊控制方法的现状进行了介绍,主要包括:脉冲MIG焊电弧的开环控制;Synergic脉冲MIG电弧控制系统;脉冲MIG焊弧长反馈闭环控制系统;脉冲MIG焊弧长反馈闭环控制系统;QH-ARC103控制法;等熔深控制技术;弧长非线性处理方法.针对GMAW-P焊接过程,展开脉冲电流、熔滴过渡及弧长的数字控制研究,对改善GMAW-P焊接工艺,提高GMAW-P焊接质量,扩大GMAW-P的应用范围有着现实的意义.     

基于电弧图像的脉冲TIG焊电弧形态及特征温度演变规律

脉冲电流钨极惰性气体(tungsten inert gas,TIG)保护电弧焊广泛应用于高品质焊接制造。研究电弧形态、灰度和温度等特征参数随脉冲电流的变化规律,有助于更深入地理解脉冲TIG焊的电弧动态物理特性,更好地评判焊接过程的稳定性和控制焊缝成形质量。该文通过同步采集焊接过程的脉冲电流及对应的电弧图像,借助于图像处理和标准温度法计算求解了脉冲TIG焊的电弧形态、灰度及特定位置的温度,分析了其随脉冲电流周期性变化的规律。试验结果表明,脉冲TIG焊的电弧形态、灰度、特定位置的温度等特征参数与脉冲电流的变化同步,同步精度在0.1 ms以内。在脉冲电流前后沿的电流突变过程中,电弧在电流增加时的形态扩张和温度上升速度快于电流减小时的形态收缩和下降速度。在钨极下方1 mm处,电弧温度在脉冲电流增加时的平均上升速度为11 613 K/ms,在脉冲电流减小时的平均下降速度为5 710 K/ms。距离钨极越近,电弧灰度在电流突变前后的变化越小,但电弧温度的变化越大。     

电极极性和保护气体种类对TIG电弧辅助MIG焊引弧性能的影响

通过电信号-高速摄像采集系统记录钨极惰性气体保护-熔化极惰性气体保护(TIG-MIG)复合焊引弧过程中的电压-电流信号和电弧图像,研究了TIG焊和MIG焊的电极极性接法、MIG焊保护气体种类对TIG电弧辅助MIG焊引弧性能的影响.试验结果表明:MIG焊采用直流反接是TIG电弧辅助MIG焊依靠细长放电通道实现非接触引弧的...     

方波交流高频焊接电弧特性

论述以功率场效应管作为逆变元件的方波交流高频弧焊电源，讨论了方波交流高频电弧特性与规律，提出了方波交流高频弧焊电源是由正半波方波高频脉冲焊与负半波方波高频脉冲焊的组合．     

双丝脉冲MAG焊的焊接稳定性

针对双丝焊中焊接稳定性差的问题,搭建了双丝脉冲熔化极活性气体保护电弧焊（MAG焊）焊接系统,利用LabVIEW信号采集系统和高速摄像系统采集焊接过程中焊接电流和电弧电压波形,并同步拍摄电弧形态和熔滴过渡过程．选取后丝一个周期内电流峰值为表征参量对其进行方差分析,研究前后丝沿焊接方向间距对焊接过程稳定性的影响;利用离散傅里叶变换的方法对电信号进行功率谱分析,研究后丝预设峰值电压对焊接过程稳定性的影响．结果表明：双丝间距对稳定性的影响主要是由于两电弧间电磁力的作用,间距控制在12mm以内或30mm以外时,焊接过程稳定性较好,在20mm左右易发生断弧;后丝电源峰值电压预设为32．5v时焊接过程稳定性较好,偏小易发生短路,偏大有断弧现象发生．     

钨极氮弧焊电弧数值模拟

与氩弧比较,氮弧具有更优良的高热特性.针对自由燃烧的氮气电弧建立了二维稳态的轴对称模型,研究了电弧的传热传质行为.以电弧电流200A,弧长10mm的自由燃烧氮气电弧为研究对象,采用以SAMPLEST算法为基础编通用流体计算软件PHOENICS进行了数值模拟,并与氩气电弧的模拟结果进行了对比,发现氮气电弧截面收缩更小,具...     

基于Matlab的消弧模型仿真研究

本文对电弧的产生机理进行了分析,提出了一种采用MOSFET开关器件的消弧装置。该装置通过在每一方的开关触点连接一个二极管桥的中点,启动电流脉冲通过并联二极管的桥为短路开关提供一个短暂的接近于零的电压,防止电弧电压发生突变,达到抑制电弧的目的。利用Matlab/Simulink工具,构建智能开关设备的仿真模型并进行了消弧仿真验证。结果表明,本文提出消弧装置具有较好的抑制电弧的能力。     

小功率GTAW电弧稳定性研究

本文提出了测试和评定小功率GTAW电弧稳定性新方法。在此方法中,采用X—Y函数仪监测电弧电压的动态波形,根据动态波形对电弧稳定性进行比较和评定。本文以此方法为依据,就电弧电流、电流脉冲频率、电极几何尺寸、保护气体等对电弧稳定性的影响进行了试验,提出了延长电极工作寿命和提高电弧稳定性的技术措施。本文研究成果已用于工业生产,提高了超薄不锈钢制品焊缝合格率及生产率。     

脉冲MIG焊电源模糊控制器的研究

针对脉冲MIG焊电源小直径焊丝焊铝时电孤自身调节作用较弱的缺点，采取电孤电压反馈的方式，选取基值时间Tb为控制量，峰值电孤电压Ur为被控制量，利用MATLAB模糊逻辑工具箱分析和设计了各变量的隶属度函数、模糊控制规则和模糊控制表，以查表方式实现了模糊控制．试验结果表明，所设计的模糊控制器有很强的电孤电压调节能力，可保证电孤和焊接过程的稳定．     

弧焊熔滴过渡的高速摄像与电信号测试分析

针对焊接熔滴过渡频率高、难以观察的特点,以焊接电流、电弧电压、熔滴过渡图像为信息源,建立了高速摄像与电信号小波分析系统,论文阐述该系统的构成并分析系统构建中的关键技术,利用该系统对自行研制的脉冲MIG焊电源熔滴过渡信号进行了测试与分析。结果表明,脉冲MIG焊短路过渡发生时,电弧电压信号、弧焊电流信号发生突变,有明显的特征变化,可直接用于过程控制;而射流过渡、射滴过渡发生时,电弧电压信号、弧焊电流信号变化平稳,没有明显的特征变化,可通过提取熔滴特征信息用于过程检测和质量控制。     

水下焊接参数相关性分析及其电弧稳定性研究

摘要： 在高压舱内进行了不同水深的水下湿法药芯焊丝焊接（FCAW）试验,以电弧电压差异系数的倒数作为衡量电弧稳定性的指标,分析了不同水深条件下电弧电压与焊接电流之间的相关性对电弧稳定性的影响,并从送丝 熔化系统的角度探讨了电压与电流的相关性对电弧稳定性的影响规律;利用二次函数拟合电弧稳定性指标与电弧电压之间的关系,得到最佳的电压与电流关系.结果表明：最佳的水下湿法FCAW的电压与电流关系曲线呈上升的变化特性,随着水深增加,FCAW需要更高的电弧电压;水下湿法FCAW的电弧稳定性取决于电压与电流的相关性,而并非简单地随着水深的增加而下降;水深对电弧稳定性的影响主要表现在电压与电流相关性的不同;随着水深增加,相同焊接电流所需的电弧电压相应地增大.     

弧焊过程电信号分析系统的研究

弧焊过程电信号分析系统是研制高质量焊接电源设备的一种重要测试技术手段，本文基于Windows环境、调整数据采集卡PCL1800和工控机通用平台，采用VisualC＋＋0开发出高速侈功能弧焊电信号测试分析软件，该系统能精确测定焊接过程的弧焊电压和焊接电流波形，并提出焊接过程动特性的特征信息，从而为高性能焊机的研制和焊接工艺参数的优化提供了一个强有力的工具。     

双丝间接电弧气体保护焊工艺研究

双丝闯接电弧气体保护焊是一种新的焊接工艺。介绍了使间接电弧双丝焊送丝速度与其熔化速度相等的送丝机构,主要研究了焊丝伸出长度、两焊丝交点与工件间莳距离以及焊接速度等对焊缝成形及其焊接电流、电弧电压的影响。结果表明,随着焊丝伸出长度的增加,焊接电流减小;随两焊丝交点与工件间距离的增加,焊接电流增大,焊缝宽度减小,熔合比降低;随焊速的增加,焊缝宽度减小,熔深减小,熔合比降低。     

双电极钛钙型碳钢焊条焊芯间距对焊接工艺及电弧形态的影响

采用平板堆焊的方法及高速摄像系统,研究了双电极钛钙型碳钢焊条的焊芯间距对焊接工艺和电弧形态的影响。结果表明,双电极钛钙型碳钢焊条的焊芯间距是影响电弧电压的最重要因素。在焊接过程中,调节双电极焊条与工件间距对电弧电压的影响很小;随着焊芯间距的增大,电弧电压升高,焊条套筒形状由两边尖、中间凹逐渐变为两边凹、中间凸的形状,焊接电弧由小而集中变为大而分散。对于药皮质量系数为45.6%、直径为4mm的双电极钛钙型碳钢焊条(双焊芯),在电流为200A的条件下,当焊芯间距为1.2～1.7mm时焊缝成形较好。     

二氧化碳焊接弧压智能控制器

研制了基于短路过渡过程评价的二氧化碳弧焊电弧电压自寻优微机智能控制器,该智能控制器根据焊接电流的设定值对电弧电压进行自寻优调节,使焊接参数达到最佳配合,该控制器主要由弧压模糊控制模块与一元化推荐表组成,弧压模糊控制模块以二氧化碳弧焊过程中的熔滴短路过渡频率、燃弧时间与短路时间的比值,以及短路周期标准差等特征参数的综合值作为判据进行弧压寻优,实验表明,此智能控制器能显著改善二氧化碳焊机的性能,同时也降低了焊接飞溅。     

窄间隙P-GMAW电弧行为分析

在窄间隙P-GMAW焊接中,电弧行为将直接影响焊缝成型效果,而侧壁和电流会影响电弧的形态。通过高速摄影技术分析窄间隙P-GMAW焊接中同一电流脉冲周期内不同时刻,以及同一摆动周期内不同电流脉冲周期的电弧形态变化情况,得出结论如下:(1)窄间隙摆动焊接中,电弧形态变化因素主要是脉冲电流的大小和焊枪与侧壁的距离;(2)由于电弧形态和熔滴过度相互影响,它们共同决定焊缝成型效果,因此电弧形态是决定焊接效果的重要因素。     

耐候钢Q450NQR1深熔GMAW电弧行为

分别采用深熔GMAW和脉冲MAG对耐候钢Q450NQR1进行了焊接试验,焊接过程中采集电流、电压及其对应的电弧图像,观察和分析了电弧形态和焊缝成型,同时基于图像处理考察了深熔GMAW焊接电流和焊接速度对电弧行为、焊缝成型的影响.结果表明:相比脉冲MAG,深熔GMAW电弧能量更集中,热源位置下降,焊缝熔深增加,且焊缝几何对称性较好;随着深熔GMAW焊接电流的增加和焊接速度的降低,电弧面积减小,边缘周长变短,质心位置下降,焊缝熔透深度增加;焊接电流315 A、焊接速度650 mm/min时焊接电弧最为稳定,焊缝成型质量也最好.采用优化的焊接工艺完成了12 mm厚Q450NQR1钢板材的单面焊双面成型,焊缝成型较好,接头各区域无软化和脆化现象.