【摘要】：窄間隙坡口截面積小,可以減少焊絲填充,降低能耗,節(jié)約成本,減少焊接時(shí)間,明顯提高生產(chǎn)效率;窄間隙焊接熱輸入量小,焊縫組織細(xì)小,接頭韌性改善,綜合力學(xué)性能優(yōu)良。但是窄間隙側(cè)壁與焊絲夾角很小,容易造成電弧對坡口側(cè)壁熱輸入不足,導(dǎo)致側(cè)壁未熔合缺陷。采用擺動(dòng)焊炬P-GMAW對窄間隙進(jìn)行焊接,可以改善窄間隙側(cè)壁未熔合缺陷。為了深入研究擺動(dòng)焊炬P-GMAW的電弧行為及傳感特性,開發(fā)基于擺動(dòng)電弧傳感的P-GMAW窄間隙焊縫跟蹤技術(shù),有必要對擺動(dòng)焊炬P-GMAW電弧傳感測試系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),來滿足窄間隙擺動(dòng)焊炬P-GMAW焊接實(shí)驗(yàn)功能需求。首先,在研究分析國內(nèi)外自動(dòng)化焊接系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,針對電弧傳感特性、焊縫跟蹤技術(shù)研究的實(shí)驗(yàn)需求,對擺動(dòng)焊炬P-GMAW電弧傳感測試系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)。其次,分別對電弧傳感測試系統(tǒng)中焊槍擺動(dòng)器、行走機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集處理模塊、焊機(jī)通信控制模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。選用步進(jìn)電機(jī)和高精度滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)焊槍整體擺動(dòng)和升降,行走機(jī)構(gòu)具有焊槍行走和試件行走兩種模式,焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)焊槍擺幅、擺速、側(cè)停時(shí)間和焊速等參數(shù)的調(diào)節(jié);設(shè)計(jì)了焊接擺動(dòng)器手動(dòng)糾偏、橫向與高低方向自動(dòng)糾偏控制方法。設(shè)計(jì)了 AD7606和DSP接口電路,通過軟件程序控制,可以實(shí)現(xiàn)焊接電流、電壓信號的同步采集,系統(tǒng)精度高、誤差小、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。通過ROB5000通信接口和DSP控制器,實(shí)現(xiàn)了 Fronius焊機(jī)的通信控制,遙控控制焊接起弧、送絲、調(diào)節(jié)焊接電流等。針對設(shè)計(jì)的電弧傳感測試系統(tǒng)模塊節(jié)點(diǎn)多的特點(diǎn),建立了基于CAN總線的分布式通信網(wǎng)絡(luò),編制了系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的CAN總線通信協(xié)議,保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳遞和信息獲取及時(shí)、有效。最后,在分析擺動(dòng)焊炬P-GMAW電信號變化規(guī)律的基礎(chǔ)上,利用設(shè)計(jì)的電弧傳感測試系統(tǒng)完成中厚板窄間隙焊縫跟蹤控制實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證了測試系統(tǒng)的性能,滿足實(shí)驗(yàn)功能需求。
【圖文】：

電機(jī)直接連接導(dǎo)電桿的方式，使高速旋轉(zhuǎn)電弧傳感器結(jié)構(gòu)更加緊湊、運(yùn)行平穩(wěn)逡逑［３１＿３３］。高速旋轉(zhuǎn)電弧傳感器的原理如圖１－１所示。針對導(dǎo)電嘴與焊絲磨損嚴(yán)重等逡逑問題，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制了一種采用空心軸電機(jī)與偏心套筒連接，導(dǎo)電桿做雙逡逑圓錐擺動(dòng)，旋轉(zhuǎn)半徑可以通過調(diào)心滑塊調(diào)節(jié)，改變擺動(dòng)幅度，焊絲與導(dǎo)電嘴之間逡逑摩擦減小，能夠長期使用［３４１。逡逑旋轉(zhuǎn)電弧傳感器可以通過電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)焊絲或?qū)щ娮煸谄驴谥懈咚賿咤义厦�，轉(zhuǎn)動(dòng)速度高，常用于高速焊接。焊槍往復(fù)擺動(dòng)式電弧傳感器需要驅(qū)動(dòng)電機(jī)不逡逑斷的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，頻繁的加速、減速、停止，因此由于機(jī)械結(jié)構(gòu)限制和傳動(dòng)逡逑系統(tǒng)慣性的影響，焊槍擺動(dòng)頻率一般低于ｌＯＨｚ。逡逑擺動(dòng)電弧傳感器常用于窄間隙焊接，通過焊槍往復(fù)擺動(dòng)增加電弧對側(cè)壁的熱逡逑輸入

逡逑施工技術(shù)［４９＿５２１圖１－４為ＣＲＣ－ＥＶＡＮＳ管道工程公司研制的Ｐ６２５雙焊炬自動(dòng)焊逡逑系統(tǒng)。逡逑ａ．雙焊炬操控面板邐ｂ．雙焊炬外焊機(jī)逡逑圖１－４邋ＣＲＣ－ＥＶＡＮＳ邋Ｐ６２５雙焊炬自動(dòng)焊系統(tǒng)逡逑法國的ＳＥＲＩＭＡＸ公司研發(fā)的ＳＡＴＵＲＮＡＸ系列全自動(dòng)焊系統(tǒng)，，焊機(jī)主控單逡逑元采用基于ＲＳ４８５總線的分布式控制結(jié)構(gòu)，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置及焊接過逡逑程參數(shù)存儲(chǔ)功能，焊機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕便｜５３］。法國的ＳＥＲＩＭＡＸ公司的雙逡逑焊炬自動(dòng)焊接機(jī)器人如圖１－５所示。日本新日鐵公司研制的ＭＡＧ－ＩＩ管道窄間隙逡逑自動(dòng)焊接系統(tǒng)用于陸地石油、天然氣管道焊接，該自動(dòng)焊接系統(tǒng)具有電弧傳感系逡逑統(tǒng)和視覺傳感系統(tǒng)，視覺傳感系統(tǒng)用于行走速度反饋控制和根焊焊縫寬度檢測，逡逑電弧傳感系統(tǒng)用于填充焊時(shí)，焊縫跟蹤控制和擺動(dòng)寬度控制，能構(gòu)不受焊接操作逡逑員技術(shù)的限制生產(chǎn)出高質(zhì)量的焊接接頭［５４］。逡逑零逡逑．．．．．＾逡逑ａ．邋ＳＡＴＵＲＮＡＸ系列全自動(dòng)焊系統(tǒng)邐ｂ．邋ＭＡＧ－ＩＩ窄間隙自動(dòng)焊接系統(tǒng)逡逑圖１－５法國ＳＥＲＩＭＡＸ和日本新日鐵研制的管道自動(dòng)化焊接系統(tǒng)逡逑韓國現(xiàn)代重工Ｈｙｅｏｎｇ邋Ｓｏｏｎ邋Ｍｏｏｎ等人研制的雙焊炬全位置管道焊接系統(tǒng)具逡逑有便于維護(hù)和維修的自診斷功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能，通過ＣＡＮ總線網(wǎng)絡(luò)可以傳輸逡逑６逡逑
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG409

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本文編號：2599890