本文關(guān)鍵詞：高頻微振激光焊接平臺控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文在探討了振動(dòng)焊接和激光焊接發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,針對目前振動(dòng)焊接應(yīng)用范圍不廣且主要集中于低頻率和傳統(tǒng)焊接領(lǐng)域,而激光焊接雖已廣泛應(yīng)用但其接頭質(zhì)量仍有進(jìn)一步提高的必要,考慮將振動(dòng)焊接與激光焊接相結(jié)合,以期結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步優(yōu)化激光焊接頭組織,同時(shí)亦拓展振動(dòng)焊接在高能束焊接領(lǐng)域的應(yīng)用。此外,考慮到激光焊的焊接熱循環(huán)快、接頭狹窄且深寬比大的特點(diǎn),使用超磁致伸縮激振器代替?zhèn)鹘y(tǒng)偏心輪式激振器,大幅提高振動(dòng)頻率,且直線往復(fù)式的振動(dòng)形式也使得振動(dòng)能量更加集中。對振動(dòng)平臺的控制其實(shí)質(zhì)是對激振器的控制,而激振器中由GMM棒、激勵(lì)線圈和導(dǎo)磁部件等組成了振動(dòng)發(fā)生核心部分。不同尺寸、形狀、材料特性的焊件其所需的激光參數(shù)和振動(dòng)參數(shù)不盡相同,為了使激振器具有更廣的適用范圍,需使其能在寬頻帶、長時(shí)或短時(shí)反復(fù)的情況下穩(wěn)定工作。故本文中對長時(shí)和短時(shí)反復(fù)這兩種情況下激勵(lì)線圈的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,并得到了電壓恒定時(shí)的頻率-電流關(guān)系曲線以及不同頻率下的電流-加速度關(guān)系曲線。此外,為了進(jìn)一步提高激振器的效率,應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對GMM激振器核心部分的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布進(jìn)行模擬,比較了有無導(dǎo)磁部件的情況下磁力線的分布,并得到了GMM棒沿軸線方向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度值變化曲線。在確定激勵(lì)線圈參數(shù)的基礎(chǔ)上,本文搭建了兩種超磁致伸縮激振器控制平臺。其一為基于函數(shù)信號發(fā)生器和音頻功放的控制平臺,電壓、電流和振動(dòng)加速度等參數(shù)需分別讀取。其二為基于LabVIEW虛擬儀器軟件、計(jì)算機(jī)聲卡、音頻功放和加速度感應(yīng)芯片的波形發(fā)生器和振動(dòng)加速度信號采集電路。應(yīng)用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力及LabVIEW的圖形化、易擴(kuò)展、操作直觀等優(yōu)勢,以及聲卡價(jià)格便宜、性能穩(wěn)定夠用的優(yōu)點(diǎn),不但大大方便了各類參數(shù)的設(shè)置,而且還能記錄整個(gè)焊接過程中振動(dòng)加速度隨時(shí)間變化的曲線。最后,對高頻微振激光焊接的工藝效果進(jìn)行了研究。檢驗(yàn)了自制的高頻微振平臺控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性;同時(shí),結(jié)果表明在常規(guī)激光焊中施加高頻振動(dòng)不但有助于破碎焊縫中的柱狀樹枝晶起到細(xì)化晶粒的目的,對提高焊縫顯微硬度、減小焊縫裂紋傾向也有明顯的作用。
【關(guān)鍵詞】：激光焊接 高頻振動(dòng) 超磁致伸縮 LabVIEW 聲卡
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG456.7
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向13-19
• 1.2.1 激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向13-15
• 1.2.2 振動(dòng)焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向15-17
• 1.2.3 超磁致伸縮執(zhí)行器（Giant Magnstostrictive Actuator，GMA）的研究與應(yīng)用17-19
• 1.3 本文研究目的及主要內(nèi)容19-20
• 1.4 本文的技術(shù)路線20-22
• 第二章 超磁致伸縮激振器的設(shè)計(jì)22-44
• 2.1 磁致伸縮原理及特性22-24
• 2.2 超磁致伸縮激振器性能參數(shù)的確定24-28
• 2.2.1 GMM的選擇24-26
• 2.2.2 GMM激振器振幅的計(jì)算26
• 2.2.3 GMM激振器相關(guān)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算26-28
• 2.3 滿足不同焊接條件的激勵(lì)線圈參數(shù)設(shè)計(jì)28-35
• 2.3.1 激勵(lì)線圈及繞線柱幾何尺寸計(jì)算28-29
• 2.3.2 電流密度、激勵(lì)電流和導(dǎo)線直徑計(jì)算29-30
• 2.3.3 線圈匝數(shù)計(jì)算30-31
• 2.3.4 激勵(lì)線圈電阻和電感計(jì)算31-33
• 2.3.5 激勵(lì)線圈感抗和阻抗計(jì)算33-35
• 2.4 基于ANSYS的磁路控制35-42
• 2.5 本章小結(jié)42-44
• 第三章 超磁致伸縮激振器的控制平臺搭建44-67
• 3.1 基于函數(shù)信號發(fā)生器和音頻功率放大器的控制平臺44-49
• 3.1.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)44-45
• 3.1.2 電路設(shè)計(jì)45-47
• 3.1.3 控制系統(tǒng)試驗(yàn)測試47-49
• 3.2 基于LabVIEW和聲卡的波形發(fā)生器和振動(dòng)加速度信號采集電路49-66
• 3.2.1 虛擬儀器與LabVIEW49-50
• 3.2.2 PC聲卡用于信號輸出和數(shù)據(jù)采集的可行性50-52
• 3.2.3 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52-53
• 3.2.4 基于LabVIEW和聲卡的波形發(fā)生器53-57
• 3.2.4.1 虛擬函數(shù)發(fā)生器及LabVIEW中的波形函數(shù)53
• 3.2.4.2 LabVIEW中用于聲卡信號輸出的函數(shù)53-54
• 3.2.4.3 波形發(fā)生器的前面板設(shè)計(jì)54-55
• 3.2.4.4 波形發(fā)生器的程序框圖設(shè)計(jì)55-56
• 3.2.4.5 硬件連接與校驗(yàn)56-57
• 3.2.5 基于LabVIEW和聲卡的振動(dòng)加速度采集電路57-66
• 3.2.5.1 硬件的選擇57-60
• 3.2.5.2 聲卡電壓標(biāo)定60-61
• 3.2.5.3 LabVIEW中用于音頻信號采集的函數(shù)61-62
• 3.2.5.4 振動(dòng)加速度采集程序的前面板設(shè)計(jì)62-63
• 3.2.5.5 振動(dòng)加速度采集程序的程序框圖設(shè)計(jì)63-64
• 3.2.5.6 硬件連接與校驗(yàn)64-66
• 3.3 本章小結(jié)66-67
• 第四章 基于超磁致伸縮激振器的振動(dòng)平臺在高頻微振激光焊接中的應(yīng)用67-75
• 4.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>67-68
• 4.2 試驗(yàn)材料與方法68-69
• 4.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析討論69-74
• 4.3.1 宏觀成形69-70
• 4.3.2 微觀組織70-72
• 4.3.3 顯微硬度72-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 第五章 總結(jié)與展望75-77
• 5.1 論文工作總結(jié)75-76
• 5.2 相關(guān)工作展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果82-83
• 致謝83-84

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本文編號：328665