本文關(guān)鍵詞：交替雙弧復合焊接設(shè)備與工藝研究

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【摘要】：隨著社會的發(fā)展,汽車、造船、集裝箱等行業(yè)都進入飛速發(fā)展的階段,行業(yè)間的競爭十分激烈,為了既能節(jié)省成本又能實現(xiàn)產(chǎn)品的輕量化,薄板得到了大量的應用,同時也對薄板焊接技術(shù)要提出更高的要求。薄板提高焊接速度的方法是:1)在保證熱輸入相同條件下,增大熔敷金屬量;2)降低焊趾處的溫度梯度。傳統(tǒng)的薄板高速焊接工藝主要以控制焊接熱輸入為主,無法調(diào)節(jié)焊接電弧的能量分布問題,而電弧能量的分布對焊接速度有重要的影響,因此研究一種能夠同時解決焊接熱輸入與電弧能量分布問題的復合焊接工藝是十分必要的。本文提出了一種交替雙弧復合焊接工藝方法,其主電弧在焊絲和母材之間燃燒,輔助電弧一端在鎢極上,另一端在焊絲和母材之間交替切換。當輔助電弧在鎢極和焊絲之間燃燒時,可以減小母材熱輸入,增大熔敷金屬量;當輔助弧在鎢極和母材之間燃燒時,可以改變熱輸入的大小以及能量分布方式,降低溫度梯度。適當調(diào)節(jié)輔助電弧兩個狀態(tài)的時間比率和強度,可以實現(xiàn)熔敷金屬量和熱輸入量的相對獨立控制。設(shè)計了一臺TIG+MIG交替雙弧復合焊接設(shè)備,并在此基礎(chǔ)上提出一種弧長控制方案。對復合焊接電源主電路拓撲結(jié)構(gòu)進行分析,并對主要功率器件進行了選型,設(shè)計了以dsPIC30F和PIC18F系列芯片為主的控制系統(tǒng),包括一次逆變控制、二次逆變控制、高壓穩(wěn)弧控制、驅(qū)動電路設(shè)計、反饋電路設(shè)計、人際交互系統(tǒng)設(shè)計、送絲系統(tǒng)設(shè)計,實現(xiàn)了焊接電源的雙弧交替復合焊接過程。利用高速攝像系統(tǒng),對雙弧復合焊接工藝進行了初步的探索。首先研究了在焊接電源輸出均為100A時雙鎢極電弧交替切換的過程,其次研究了TIG+MIG電弧單路復合熔滴過渡過程,最后研究了TIG+MIG電弧交替復合焊接中熔滴震蕩的行為。結(jié)果表明,本課題所設(shè)計的復合焊接系統(tǒng)可以實現(xiàn)電弧在空間上的自由切換;在雙鎢極TIG+TIG電弧交替復合焊接過程時,鎢極橫向間距2-5mm;電源均恒流輸出100A時,可以順利起弧并穩(wěn)定工作,當距離超過6mm后容易出現(xiàn)斷弧現(xiàn)象;TIG+MIG固定電弧單路復合焊接時,直流電源恒壓29V、交流輸出0A-120A、焊絲直徑1.2mm、送絲速度在5m/min到7m/min時,焊接系統(tǒng)工作穩(wěn)定,TIG電弧的存在可實現(xiàn)保證熔敷金屬量的同時減小母材熱輸入,改變?nèi)鄣蜗侣涞能壽E;在TIG+MIG交替電弧復合焊接時,直流恒壓29V、交流輸出60A-120A、焊絲直徑1.2mm、送絲速度為6m/min時,弧長調(diào)節(jié)方法二是可行的,輔助電弧對熔滴震蕩有影響。
【關(guān)鍵詞】：熱輸入 電弧能量分布 交替 雙弧復合
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG44
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題背景10
• 1.2 高速焊接技術(shù)的發(fā)展10-13
• 1.2.1 薄板高速焊接的機理10-12
• 1.2.2 國內(nèi)外高速焊接電源的現(xiàn)狀與發(fā)展12-13
• 1.2.3 復合電弧焊接應用方向與前景13
• 1.3 全數(shù)字焊接電源發(fā)展13-15
• 1.3.1 國內(nèi)外數(shù)字化焊接電源發(fā)展14-15
• 1.3.2 數(shù)字化焊接電源特點及研究意義15
• 1.4 研究內(nèi)容的提出15-17
• 1.4.1 交替雙弧復合焊接的提出15-17
• 1.4.2 研究的內(nèi)容及實現(xiàn)的具體思路17
• 1.5 本課題研究意義17-20
• 第2章 交替復合焊接電源平臺的設(shè)計20-44
• 2.1 引言20
• 2.2 電源平臺系統(tǒng)的整體框架20-22
• 2.3 弧長調(diào)節(jié)控制方案22-25
• 2.4 焊接電源的電路設(shè)計及工作原理25-30
• 2.4.1 電源主電路拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計25-26
• 2.4.2 電源主電路工作原理26-28
• 2.4.3 電源主電路器件的選擇28-29
• 2.4.4 高壓穩(wěn)弧電路工作原理與器件選型29-30
• 2.5 控制系統(tǒng)的設(shè)計30-41
• 2.5.1 DSP主控制系統(tǒng)31-34
• 2.5.2 反饋電路的設(shè)計34-35
• 2.5.3 驅(qū)動電路設(shè)計35-37
• 2.5.4 人機交互系統(tǒng)37-39
• 2.5.5 送絲系統(tǒng)39-40
• 2.5.6 高速攝像系統(tǒng)40-41
• 2.6 電源系統(tǒng)研究的具體方案41-43
• 2.7 本章小結(jié)43-44
• 第3章 復合焊接系統(tǒng)穩(wěn)定性測試44-56
• 3.1 電源一次逆變電路調(diào)試44-46
• 3.2 電源二次逆變電路調(diào)試46-47
• 3.3 交流過零高壓穩(wěn)弧電路調(diào)試47-48
• 3.4 吸收網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)優(yōu)化48-52
• 3.5 電源系統(tǒng)輸出性能測試52-54
• 3.6 送絲速度的測試54-55
• 3.7 本章小結(jié)55-56
• 第4章 交替雙弧復合焊接的過渡試驗56-72
• 4.1 引言56
• 4.2 TIG+TIG雙弧復合焊接試驗56-58
• 4.3 TIG+TIG電弧穩(wěn)定性研究58-62
• 4.4 TIG+MIG固定電弧復合焊接測試與工藝試驗62-70
• 4.4.1 TIG+MIG固定電弧復合焊接測試62-65
• 4.4.2 TIG+MIG固定電弧復合焊接工藝試驗65-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 第5章 交替雙弧復合焊接工藝試驗72-78
• 5.1 引言72
• 5.2 TIG+MIG雙弧交替復合焊接測試72-74
• 5.3 TIG+MIG雙弧交替復合對熔滴過渡影響的分析74-76
• 5.4 本章小結(jié)76-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻80-84
• 攻讀學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文84-86
• 致謝86

【參考文獻】

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 薛誠;旁路耦合電弧GMAW工藝及機理研究[D];蘭州理工大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 閆璋;三電平數(shù)字逆變弧焊電源的研究[D];北京工業(yè)大學;2008年

2 劉學超;全數(shù)字逆變交流MIG焊接設(shè)備及工藝試驗[D];北京工業(yè)大學;2012年

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本文編號：815937