推拉送丝焊接设备及工艺研究

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现代科技的进步与发展使得焊接技术已经成为现代制造业中最重要的工艺技术之一。而节能、减材、降耗已经成了工业发展进步的必然趋势,所以薄板焊接的需求量会不断增大,提高焊缝成形质量,降低热输入是薄板焊接需要解决的问题。为此设计了一种推拉送丝低能量焊接法,它跟传统短路过渡方法不同,采用外部机械拉力完成熔滴的短路过渡,这样既可以降低能量的输入,也可以减少焊接飞溅的产生,并且可以通过设置参数来控制整个焊接过程的能量,最终使得焊接过程稳定且焊缝成形良好。为了满足上述方法的要求,设计了一套包含主电源、控制系统、送丝系统三部分的推拉送丝焊接系统。其中主电源部分采用了全桥逆变形式,电源控制部分使用了以电流控制型芯片UC3846为核心的双环路电流模式PWM;控制系统选用了DSP计算能力的16位单片机dsPIC30F6011作为主控芯片,并设计了特定的控制方案,用来协调主电源与送丝系统的工作;送丝系统使用了交流永磁同步电机,配合实验室原有的电机驱动系统,可以满足送丝控制的要求。对焊接参数进行了选择和优化,按照设计的控制方案,实现了焊接过程稳定、熔滴过渡平稳、焊缝均匀美观、能量可调范围广的推拉送丝焊接系统。初步验证了焊接速度和送丝速度对焊缝成形及焊接能量的影响;随着送丝速度的增大,焊缝变宽且对母材热输入变大;而焊接速度越大,焊缝越窄并且越高。研究了在送丝控制策略相同的条件下,不同电源输出参数的匹配对焊接工艺的影响规律。结果表明,随着燃弧前期电流值Iap和保持时间Tap的增大,焊接过程中的能量输入和焊丝的熔敷率都随之增加。研究了不同Iap和Tap匹配关系对焊缝成形的影响规律,减小Iap且增大Tap可以使更多的焊接能量用于熔化焊丝,而减小对母材的热输入。研究了在电源输出条件不变时,送丝控制策略对焊接工艺的影响规律。结果表明,随着回抽延时时间的增加,焊接过程短路过渡频率和焊接能量都随之减小,但熔滴尺寸变大;而当固定回抽延时时间时,回抽速度越大焊接能量也越大。最后通过增加送丝系统的转速和改善电流控制方案提高了系统性能,进一步改善了焊接质量,并扩大了该工艺的应用范围。
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