相位可控脉冲式等离子-MIG复合焊研究

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目前工艺高效化已经成为焊接技术的重要发展方向之一,而等离子-MIG焊作为其中一种高效化焊接技术具有热输入量小、焊接速率快、熔深大、生产效率高、飞溅量小等优点,并且在国外取得了一定的应用,在国内也有相关报道,但其相关应用基础研究工作并未有效开展,可资利用的参考文献鲜有报道。根据国内外的相关研究现状,本课题提出了一种新型等离子-MIG焊工艺方法即相位可控脉冲式等离子-MIG焊,并根据控制要求设计了直流脉冲相位控制器。  本课题利用单片机技术、电子技术设计并研制了直流脉冲相位控制器。该控制器以单片机为核心,采用编码器、数码管作为人机交互界面,可以同时输出两路基值、峰值、占空比、频率、相位差可调的脉冲信号。一方面通过脉冲电弧力对焊接熔池进行有规则的震荡,细化晶粒;另一方面通过直流脉冲相位差的调节,改善两种不同电弧的耦合关系,提高复合电弧的稳定性。  在相位可控脉冲式等离子-MIG复合焊实验过程中,采用记忆示波器检测并采集复合焊的焊接电流波形图像。并且,为了有效分析脉冲电流的相位关系对复合电弧和熔滴过渡的影响,采用了高速摄像仪对焊接电弧图像进行同步采集。  在焊接过程中进行了验证性实验和工艺性实验,证明了脉冲相位控制器的功能性、可靠性;以及通过对脉冲特征参数即脉冲相位差、脉冲频率、占空比的调节,进行了相位可控脉冲式等离子-MIG复合焊的工艺研究分析,优化了焊接参数。总之,脉冲式等离子-MIG复合焊的脉冲电弧利用相位控制器控制方法新颖。控制器的操作简便、观察直观,能够可靠运行,满足实验要求。本课题的研究对相位可控脉冲式等离子-MIG复合焊机的研制具有指导意义。
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