熔化极气体保护焊引弧时间预测模型

通过分析熔化极气体保护焊(GMAw)引弧过程中焊丝与工件接触处的加热过程,建立了GMAW接触引弧时间预测计算模型,并实验验证了该计算模型的准确性和可靠性.结果表明:引弧时间不仅与焊丝的热性能和电性能有关,而且与焊丝直径、引弧电流和接触电压有关;基于预测模型计算的引弧时间与实验所得引弧时间基本一致,该计算模型具有一定的准确性和可靠性,为进一步认识GMAW引弧机制以及对焊接电源引弧阶段的合理设计提供指导.     

模拟型IGBT管接触引弧GTAW电源的研究

进行了电源主电路各部分压降的理论分析和试验,确定了28V超低空载电压.在讨论了GTAW接触引弧过程的信号特征和弧源系统动态稳定判据的基础上,设计了特征信号快速采集和逻辑判断系统,通过工作在模拟区域IGBT管的快速信号传递特性实现电源外特性的切换,并研制成功了适应薄板小电流焊接电源.在进一步分析了接触引弧过程电参数曲线的基础上,提出了接触引弧过程中微弧段与建弧段的概念,指出微弧段的建立是接触引弧成功的关键.     

自适应控制电流型脉宽调制高频引弧器设计

针对目前引弧器存在的输出功率不足、动态特性差、引弧成功率低等问题,设计了一种电流型脉宽调制高频高压引弧器。该引弧器能够自动检测焊机状态并调整相应的工作模式,实现引弧和稳弧双重功能,无须专门的供电电路。试验证明,所设计的引弧器引弧能力强,稳弧性能好,当钨极与工件距离小于5mm时一次引弧成功率可达100％,钨极与工件距离在14mm内能可靠稳弧。该文设计的引弧器可作为惰性气体钨极保护焊或等离子弧焊接与切割的单独配套装置。     

单片机GTAW弧长自动控制研究

为提高焊接自动化程度和焊缝质量，研制了以ＭＣＳ－５１单片机为核心的弧长自动跟踪和自动接触引弧控制系统。该系统利用数理统计法进行弧长采样，省略了采样电路中Ａ／Ｄ转换环节，使控制系统不仅有良好控制性能，而且结构简单，抗干扰能力强。采用计算机控制的自动接触引弧技术，引燃可靠，钨电极污染极小，并避免了高频高压引弧对电子线路和环境的危害。     

新型逆变式高压脉冲引弧器的研制

针对微机控制的钨极脉冲氩弧焊在引弧时控制系统容易受到干扰的问题,研制了一种新型高压脉冲引弧装置。在主电路拓扑结构上采用特殊的输出变压器构成逆变升压电路,在控制电路上实现了单脉冲引弧,改变了传统的高压脉冲中叠加高频成分的设计,这样既保证了可靠引弧,又减少了对微机控制系统的干扰,使引弧装置的体积和成本大大降低。在50 m加长电缆的工作条件下,引弧距离可达10~12 mm,同时也能实现微机控制系统的可靠工作。     

单片机CTAW弧长自动控制研究

为提高焊接自动化程度和焊缝质量，研制了以ＭＣＳ－５１刊单片机为核心的弧长自动跟踪和自动接触引弧控制系统．该系统利用数理统计法进行弧长采样，省略了采样电路中Ａ／Ｄ转换环节，使控制系统不仅有良好控制性能，而且结构简单，抗干扰能力强．采用计算机控制的自动接触引弧技术，引燃可靠，钨电极污染极小，并避免了高频高压引弧对电子线路和环境的危害．     

建筑钢筋对接焊智能焊接系统的研究

介绍一种全自动焊接系统。焊接的引弧、熔化、挤压和保温4个过程全由单片机89C52来完成，引弧和熔化全采用了智能判断，确保这两个过程准确完成；利用大功率器件、逆变技术和PWM集成控制器，构成了一种新型的弧焊逆变电源。     

高频逆变式弧焊机电源的研制初探

弧焊机电源是电弧焊机的重要组成部分,它是对焊接电弧供给电能的装置,它应满足电弧焊所要求的电气特性。弧焊机电源电气性能的优劣,在很大程度上决定了电弧焊机焊接过程的稳定性。没有先进的弧焊机电源,要实现先进的焊接工艺和焊接过程自动化也是难以办到的。弧焊机电源具有较大的短路电流和较高的空栽电压等特点。高频逆变式弧焊机电源是近年来世界焊接电源界研究的新技术。它具有控制性能优异、动特性好、焊接工艺性优良、重量轻、效率高、功率因数高、引弧性能好、焊接速度快等优点,是当前国际上焊接电源设备发展的主流和方向。这种电源除了能够用于弧焊机外,还可以用作喷涂等需要大电流,低电压的设备的电源。     

脉冲旁路耦合电弧GMAW焊接过程的稳定性控制

脉冲旁路耦合电弧GMAW(Pulsed DE-GMAW)是一种低热输入的新型焊接方法,可以应用于铝钢异种金属的焊接.针对其在开环条件下耦合电弧抗干扰能力较弱、焊接过程不稳定、焊缝成形较差等影响焊接质量的关键问题,提出通过调节主路弧长控制耦合电弧稳定性的方案,并利用Matlab/Simulink软件和xPC-target快速原型控制平台,进行耦合电弧弧长稳定性控制实验.结果表明:通过控制主路弧长可以有效解决Pulsed DE-GMAW焊接过程中耦合电弧稳定性问题,保证Pulsed DE-GMAW焊接质量,获得成形良好的焊缝形貌.     

脉冲式高频振荡引弧器的研究

介绍一种脉冲式高频振荡引弧器的组成和工作原理，采用脉冲变压器取代工频变压器．使脉冲引弧装置具有体积小、重量轻、效率高、引弧迅速可靠等特点．     

直流电弧炉电弧通路的模型

通过对直流电弧现象的产生,电弧的传导和输入、输出功率的分析,建立了直流电弧通路模型,为电弧的控制和偏弧的抑制提供了理论依据.     

直流电弧炉电弧位置控制

在分析直流电弧炉三维导体布置的基础上,建立了直流电弧的偏工以此作为电弧位置控制的依据,针对水冷钢棒式底电极型的直流电弧炉,阐述了其电弧位置控制的原理和系统组成,并进行了仿真研究,结果表明控制系统可以有效地纠正电弧的偏向总是并可控设定点自由控制电弧以位置。     

一种新的电弧炉电弧时域模型

由于电弧的非线性,炼钢电弧炉在生产过程中会产生大量的高次谐波,并导致供电网络的电压波动和闪变,为解决这一问题,建立了一个新的电弧炉电弧时域模型.新的电弧模型从电弧物理机理出发,选择电弧电导作为状态变量,用非线性微分方程描述,并且给出了模型参数的计算方法.通过调整模型中的参数,可以模拟电弧炉电气系统参数变化时的电弧特性.仿真结果表明,模型输出的电弧电压、电流与现场实测数据基本一致,验证了模型的正确性.     

电弧炉系统电弧模型的建立与参数辨识

分析了电弧辐射散热规律,并在此基础上考虑炉温变化对电弧特性的影响,建立了电弧炉系统电弧模型.针对炉温难以测量的情况,将电弧随炉温变化的特性等效于电弧的时变性,研究了整个冶炼过程中模型参数的时变情况.在使用现场生产数据对模型参数进行辨识的过程中,针对模型中参数存在相关性的情况,使用基于样条变换的偏最小二乘方法对模型参数进行辨识.辨识结果表明,参数随时间的变化符合以前文献的研究结果以及现场情况,所建立的模型可以全面反映整个冶炼过程中的电弧特性.     

一种测量电弧炉电流的新方法

针对炼钢电弧炉电弧电流难测量的问题,在分析了变压器运行机理的基础上,通过建立电弧电流与电炉变压器一次侧三相负载电流、三相空载电流及三相功率因数之间的数学模型,提出了一种间接测量电弧电流的新方法.考虑到实际运行中变压器负载电流比空载电流大得多,在忽略变压器空载电流的前提下,导出了电弧电流与变压器一次侧三相电流、三相电压及三相总有功功率之间的简化模型.理论分析和计算机仿真验证了所提方法的有效性,为电弧电流的测量提供了新的途径.     

弧焊机器人系统标定

介绍了在研发昆山一号机器人的过程中所设计的标定工具坐标系的七点法和标定工件坐标系的三点法,实现了机器人工具坐标系及工件坐标系的标定.机器人工具坐标系的标定就是确定工具坐标系相对于末端坐标系的齐次转换矩阵.机器人工件坐标系的标定就是确定工件坐标系相对于基坐标系的齐次转换矩阵.通过系统标定,机器人的定位精度达到了±0.5 mm.实际的焊接试验表明该方法是一种可靠简便,精度高的系统标定方法,完全满足实际加工要求.     

阳极真空弧沉积装置及弧特性初步诊断

介绍一种新的真空弧沉积实验装置。在１５～４０Ａ的电流范围内，对Ａ１弧等离子体的特性进行了初步诊断。在２５Ａ弧电流下，电子温度为０．４～０．８ｅＶ，电子浓度为１０１５～１０１７ｍ－３。     

基于旋转电弧传感器的水下焊缝偏差识别算法

提出了基于旋转电弧传感器的Nu-SVR水下焊缝偏差识别算法.Nu-SVR通过对基于旋转电弧传感器采集到的不同偏差的水下焊接信号进行学习,然后对水下电流信号进行焊缝偏差识别得出偏差.相对于传统的回归算法--区间积分法和神经网络法,算法具有更好的识别能力.最后通过水下焊接实验,其最大的识别误差仅为0.554 mm,证明了该方法十分有效.     

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.