本文關(guān)鍵詞：交流埋弧焊軋輥堆焊工藝及設(shè)備的研究

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【摘要】：軋輥是軋鋼和有色金屬軋制設(shè)備的重要部件,也是最主要的消耗部件,尤其大型軋輥價(jià)格昂貴,動(dòng)輒百萬。軋輥工作環(huán)境惡劣,亦易老化磨損,一旦由于磨損造成輥身直徑低于使用下限值,或出現(xiàn)其他原因造成的損傷情況,軋輥就會(huì)在功能上失效。通過修復(fù)和再制造使軋輥恢復(fù)使用功能,已成為鋼鐵冶金企業(yè)最為關(guān)心和重視的課題之一。而通過交流埋弧堆焊的方法,正是最優(yōu)實(shí)現(xiàn)方式之一。本文從工藝的角度,詳細(xì)闡明了交流埋弧焊接波形控制與通過交流埋弧堆焊手段實(shí)現(xiàn)軋輥修復(fù)的關(guān)系。研究交流埋弧焊接波形可控性以適應(yīng)軋輥堆焊的復(fù)雜性和多樣性,對滿足高品質(zhì)軋輥修復(fù)的要求有著重要的現(xiàn)實(shí)意義,這也是設(shè)計(jì)交流埋弧軋輥堆焊設(shè)備的基礎(chǔ)和前提。在分析交流埋弧焊接波形控制與軋輥堆焊焊接工藝實(shí)現(xiàn)關(guān)系的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了大功率單逆變器焊機(jī)主電路和基于FPGA的全數(shù)字控制的電源設(shè)計(jì)方案,對交流電流過零再引弧技術(shù)進(jìn)行了分析,并提出了解決方案。從節(jié)能角度,演算了焊機(jī)主要功率器件的參數(shù),并通過優(yōu)化設(shè)計(jì)達(dá)成了相關(guān)能效等級的要求,并制作完成了樣機(jī)。焊機(jī)的控制系統(tǒng)采用基于FPGA的全數(shù)字控制。通過構(gòu)建的Nios Ⅱ軟核完成焊接工藝參數(shù)存儲(chǔ)與調(diào)用、事務(wù)執(zhí)行與協(xié)調(diào)。同時(shí),通過FPGA構(gòu)造PI運(yùn)算模塊、PWM模塊對逆變器進(jìn)行控制,在真正意義上實(shí)現(xiàn)了SOPC片上可編程系統(tǒng),既實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的靈活性,又提高了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算速度和控制精度。通過樣機(jī)調(diào)試和測試,證明設(shè)計(jì)達(dá)到應(yīng)用的要求,并通過試焊結(jié)果進(jìn)一步印證了交流調(diào)節(jié)參數(shù)與軋輥堆焊工藝實(shí)現(xiàn)的關(guān)系。所研制的交流埋弧焊設(shè)備適用于軋輥堆焊的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：交流埋弧焊 FPGA 軟開關(guān) 逆變
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG333.17
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 符號說明13-14
• 第一章 緒論14-18
• 1.1 研究背景和意義14
• 1.2 研究和發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 軋輥堆焊的研究和發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 焊接電源的發(fā)展15
• 1.2.3 交流埋弧焊的研究和發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3 論文研究內(nèi)容及章節(jié)說明16-18
• 1.3.1 論文主要研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 本文的章節(jié)說明17-18
• 第二章 基于波形控制的交流埋弧焊軋輥堆焊工藝的實(shí)現(xiàn)18-34
• 2.1 埋弧堆焊工藝概述18-24
• 2.1.1 埋弧堆焊的特點(diǎn)18
• 2.1.2 埋弧堆焊的工藝參數(shù)18-24
• 2.2 軋輥埋弧堆焊工藝的特點(diǎn)和要求24-25
• 2.2.1 軋輥埋弧堆焊工藝自身特點(diǎn)24-25
• 2.2.2 軋輥埋弧堆焊工藝對焊接設(shè)備提出的要求25
• 2.3 波形控制與交流埋弧軋輥堆焊工藝的實(shí)現(xiàn)25-30
• 2.3.1 焊接輸出頻率與交流埋弧軋輥堆焊工藝的關(guān)系26
• 2.3.2 正反向電流比例與交流埋弧軋輥堆焊工藝的關(guān)系26-28
• 2.3.3 正反向電流幅值和交流埋弧軋輥堆焊工藝的關(guān)系28-29
• 2.3.4 電流相位與交流埋弧軋輥堆焊工藝的關(guān)系29-30
• 2.4 基于波形控制的軋輥堆焊典型缺陷的解決30-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 焊機(jī)主電路設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)34-58
• 3.1 主電路分析與設(shè)計(jì)34-35
• 3.2 一次逆變電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)35-38
• 3.3 二次逆變電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)38-45
• 3.3.1 二次逆變電流過零問題的分析39-41
• 3.3.2 二次逆變電路的實(shí)現(xiàn)41-45
• 3.4 焊機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)45-56
• 3.4.1 焊機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)46
• 3.4.2 節(jié)能設(shè)計(jì)與計(jì)算46-56
• 3.5 本章小結(jié)56-58
• 第四章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)58-76
• 4.1 控制系統(tǒng)概述58-61
• 4.2 FPGA的選型與電路設(shè)計(jì)61-64
• 4.3 Nios Ⅱ軟核系統(tǒng)設(shè)計(jì)64-71
• 4.3.1 Nios Ⅱ軟核的構(gòu)建65-69
• 4.3.2 Nios Ⅱ軟核與軟核外FPGA通信的實(shí)現(xiàn)69-71
• 4.4 軟核外FPGA的任務(wù)及設(shè)計(jì)71-73
• 4.5 逆變器驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)73-75
• 4.6 本章小結(jié)75-76
• 第五章 系統(tǒng)調(diào)試及焊接實(shí)驗(yàn)76-92
• 5.1 樣機(jī)調(diào)試76-80
• 5.1.1 主回路調(diào)試76-77
• 5.1.2 起弧熄弧調(diào)試和波形控制驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)77-80
• 5.2 焊接工藝實(shí)驗(yàn)80-83
• 5.2.1 支撐輥焊接工藝實(shí)驗(yàn)80-82
• 5.2.2 平整輥焊接工藝實(shí)驗(yàn)82-83
• 5.3 產(chǎn)品化測試83-90
• 5.3.1 3C標(biāo)準(zhǔn)下的負(fù)載率測試83-87
• 5.3.2 能效標(biāo)準(zhǔn)下的節(jié)能測試87-90
• 5.4 本章小結(jié)90-92
• 第六章 總結(jié)與展望92-94
• 6.1 主要結(jié)論92
• 6.2 展望及不足92-94
• 參考文獻(xiàn)94-98
• 致謝98-99
• 附件99

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：526705