数字控制脉冲MIG/MAG焊接设备及工艺研究

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脉冲MIG焊是利用脉冲电流取代通常的脉动直流的MIG焊方法。由于采用脉冲电流,脉冲MIG焊可以在平均电流小于喷射过度的临界电流条件下实现稳定的喷射过度,焊接飞溅小,焊接接头力学性能良好,焊缝成型美观,适合全位置焊接。  本课题研究了有限双极性软开关功率平台,对实现全电流范围内的软开关工作状态提供了解决方法,并得到验证。根据脉冲MIG焊的工艺要求,本文采用以周期平均电压为核心的压频转换方法,能够对弧长的变化快速做出响应。  脉冲MIG/MAG焊由于其调节参数多,模拟电路难以对焊接工艺过程进行较复杂的控制。本课题选用dsPIC30F6011A作为主控制器,建立柔性的数字化控制平台,通过系统响应能力测试,对影响系统响应能力的控制参数进行了优化。  调速装置的稳定性直接影响焊接性能,通过对常用调速系统的分析对比,确认采用电枢感应电压负反馈的PWM调速系统,以PIC18F4580作为送丝装置的主控制芯片,实现调速系统的数字化控制。脉冲焊调节参数众多,为方便操作者使用,我们以PIC18F4580管理人机交互系统。考虑到焊接场所复杂的电磁状况,系统的三个处理器之间通过CAN总线进行通讯,组成焊接电源的核心控制系统。  通过电阻负载对电源的输出外特性和动特性进行了系统测试,基本实现了恒压控制。通过对脉冲能量的优化和焊接过程中异常状况的处理,基本上实现了焊接过程弧长的稳定。  借助高速摄像和电流、电压数据采集卡对熔滴的过渡形态进行监测,并对不同直径的焊丝所需的电弧能量进行微调,使电弧稳定性更好。通过高速摄像系统对异常状况进行比对分析,找到了对意外状况的处理方法。实验结果表明,数字控制焊逆变电源能够实现精确的恒压输出,达到了最初的设定研究目标,且易于操作,使用灵活,抗干扰能力强,适合焊接钢、不锈钢等材料。
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