本文關(guān)鍵詞：大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖傳熱數(shù)值模擬研究

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【摘要】：雙絲脈沖MIG焊具有熔敷速度快及焊接質(zhì)量高的特點(diǎn),越來越受到焊接研究者的重視。目前關(guān)于雙絲脈沖MIG焊的研究主要以單脈沖焊接為主,且功率較小,對(duì)雙脈沖焊接的研究主要以單絲焊為主,而關(guān)于雙絲雙脈沖焊接的研究非常少。大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖焊的研究對(duì)提高焊接效率和質(zhì)量有非常重要的意義。本課題在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51205136)和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金重點(diǎn)項(xiàng)目(2013ZZ034)的資助下,研究了大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖電源控制系統(tǒng),對(duì)雙絲雙脈沖焊接溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,并對(duì)不同脈沖方式焊接所得焊縫進(jìn)行金相分析。提出了大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖控制系統(tǒng)總體方案。分析了主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電源外特性以及多相位輸出方案。設(shè)計(jì)了以TMS320LF2407A為核心的控制系統(tǒng)硬件電路和軟件程序。實(shí)現(xiàn)了大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖電流多相位輸出的數(shù)字化控制。通過對(duì)焊接場(chǎng)所干擾源的分析,分別設(shè)計(jì)了軟件抗干擾方案和硬件抗干擾方案。針對(duì)大功率雙絲脈沖MIG焊主從電弧峰值階段恒流+基值階段恒流(I+I)外特性方式,采用了防積分飽和PI控制算法,實(shí)現(xiàn)了大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖電流的恒流控制。用有限元軟件ANSYS對(duì)大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖焊接溫度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。通過建立幾何模型,劃分網(wǎng)格,利用APDL語言二次開發(fā)功能,編寫適合大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖焊的雙橢球移動(dòng)熱源計(jì)算模型。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果,分析大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖焊溫度場(chǎng)特點(diǎn)。并通過試驗(yàn)測(cè)量焊接熱循環(huán)曲線以及焊縫形狀尺寸,驗(yàn)證了溫度場(chǎng)模擬結(jié)果的可靠性。用所研制的焊接電源系統(tǒng)進(jìn)行單脈沖和雙脈沖方式的平板堆焊試驗(yàn),焊接工藝參數(shù)為數(shù)值模擬參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明,所研制的大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖控制系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求,實(shí)現(xiàn)了大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖穩(wěn)定的焊接過程,焊縫成形良好。分別對(duì)所得焊縫進(jìn)行金相分析,金相分析結(jié)果表明,雙脈沖焊接焊縫的晶粒比單脈沖焊接焊縫的晶粒細(xì)小,說明雙脈沖具有細(xì)化晶粒的效果。
【關(guān)鍵詞】：大功率雙絲脈沖MIG焊 雙脈沖 控制系統(tǒng) 溫度場(chǎng) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG444.74
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 課題背景及研究意義11-12
• 1.2 脈沖MIG焊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 雙絲脈沖MIG焊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 雙脈沖MIG焊的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 焊接溫度場(chǎng)數(shù)值模擬的國內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 焊接溫度場(chǎng)數(shù)值模擬的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.3.2 雙絲焊接溫度場(chǎng)數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 課題來源及主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 大功率雙絲脈沖MIG焊電源雙脈沖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)20-38
• 2.1 大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖控制系統(tǒng)技術(shù)方案20-25
• 2.1.1 主電路拓?fù)浜碗娫赐馓匦缘倪x擇21-22
• 2.1.2 大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖的三種相位22-25
• 2.2 大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)25-31
• 2.2.1 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)25-27
• 2.2.2 電壓和電流采樣電路設(shè)計(jì)27-28
• 2.2.3 故障保護(hù)電路設(shè)計(jì)28-29
• 2.2.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)29
• 2.2.5 主機(jī)與從機(jī)通信電路設(shè)計(jì)29-30
• 2.2.6 硬件抗干擾設(shè)計(jì)30-31
• 2.3 大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)31-37
• 2.3.1 控制系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)31-33
• 2.3.2 焊接電流控制算法設(shè)計(jì)33-35
• 2.3.3 引弧和收弧程序設(shè)計(jì)35-37
• 2.3.4 軟件抗干擾設(shè)計(jì)37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖焊接溫度場(chǎng)數(shù)值模擬建模38-57
• 3.1 焊接溫度場(chǎng)數(shù)值模擬的有限元理論38-45
• 3.1.1 焊接熱傳導(dǎo)的基本理論38-43
• 3.1.2 ANSYS分析基本流程及APDL語言43-45
• 3.2 有限元模型的建立45-49
• 3.2.1 幾何模型的建立45-46
• 3.2.2 材料的特性參數(shù)46-47
• 3.2.3 單元類型的選擇及網(wǎng)格劃分47-49
• 3.3 初始條件及邊界條件49-50
• 3.3.1 初始條件的確定49
• 3.3.2 邊界條件的確定49-50
• 3.4 大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖焊接熱源模型50-56
• 3.4.1 常用焊接熱源模型50-53
• 3.4.2 熱源模型的建立及加載53-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第四章 大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖焊接溫度場(chǎng)數(shù)值模擬及試驗(yàn)驗(yàn)證57-65
• 4.1 大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖焊接溫度場(chǎng)模擬57-62
• 4.1.1 溫度場(chǎng)的求解57-58
• 4.1.2 溫度場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果分析58-61
• 4.1.3 采樣點(diǎn)的熱循環(huán)曲線61-62
• 4.2 大功率雙絲脈沖MIG焊雙脈沖溫度場(chǎng)數(shù)值模擬的試驗(yàn)驗(yàn)證62-64
• 4.2.1 焊縫形狀尺寸的測(cè)量和驗(yàn)證62-63
• 4.2.2 熱循環(huán)曲線的測(cè)量和驗(yàn)證63-64
• 4.3 本章小結(jié)64-65
• 第五章 大功率雙絲脈沖MIG焊的焊縫組織金相分析65-73
• 5.1 工藝試驗(yàn)平臺(tái)65
• 5.2 雙絲單脈沖焊縫金相分析65-68
• 5.3 雙絲雙脈沖焊縫金相分析68-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果81-82
• 致謝82-83
• 附件83

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