u-i模式脈沖mag焊脈沖參數(shù)對(duì)熔滴過(guò)渡影響規(guī)律

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1、U-I模式脈沖MAG焊脈沖參數(shù)對(duì)熔滴過(guò)渡影響規(guī)律第27卷第5期焊接Vo1.27N..52006年5月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONMay2006一,模式脈沖MAG焊脈沖參數(shù)對(duì)熔滴過(guò)渡影響規(guī)律盧振洋,黃鵬飛,廖平,殷樹(shù)言(北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,北京100022)摘要:研制了一種以80C196KC16位單片機(jī)為核心,采用,模式控制的逆變?nèi)刍瘶O脈沖氣體保護(hù)焊機(jī).通過(guò)采集焊接過(guò)程中的電弧電壓和電流信號(hào),在峰值期間保持電壓恒定,在基值期間保持電流恒定,脈沖參數(shù)依據(jù)一個(gè)脈沖過(guò)渡一個(gè)熔滴的原則選取.在焊接過(guò)程中脈沖頻率保持不變,通過(guò)峰值電流的變化

2、來(lái)實(shí)現(xiàn)弧長(zhǎng)調(diào)節(jié).結(jié)果表明,該系統(tǒng)工作穩(wěn)定,焊機(jī)具有良好的焊接工藝性能.關(guān)鍵詞:電壓一電流模式;單片機(jī);熔化極脈沖焊中圖分類(lèi)號(hào):TG434.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0253—360X(2006)05—069—040序言熔化極脈沖焊(PMAG)是一種先進(jìn)的焊接方法.一般采用一脈一滴的過(guò)渡方式,焊接質(zhì)量穩(wěn)定,對(duì)于鍋爐,壓力容器制造,航空航天等行業(yè)的應(yīng)用具有重要意義.PMAG焊在很多發(fā)達(dá)國(guó)揭得到了廣泛的應(yīng)用.國(guó)內(nèi)的科研工作人員在20世紀(jì)80年代就開(kāi)始研究這種工藝,也取得了很多成果,目前生產(chǎn)的該種焊機(jī)主要采用,一,(恒流控制)方式進(jìn)行控制,即焊接過(guò)程中保持脈沖峰值電流和基值電流恒定不變,采樣電

3、弧電壓表征弧長(zhǎng),通過(guò)壓頻轉(zhuǎn)換的方式改變脈沖電流頻率,從而改變焊絲熔化速度實(shí)現(xiàn)弧長(zhǎng)自身調(diào)節(jié).,一,模式脈沖焊的弧長(zhǎng)穩(wěn)定性和壓頻轉(zhuǎn)換的動(dòng)態(tài)性能有直接關(guān)系,在大電流焊接時(shí)由于脈沖周期很短,容易產(chǎn)生振蕩,造成熔滴過(guò)渡形式失控.作者深入研究了一,方式控制的脈沖MAG焊機(jī),并取得了良好的工藝效果.一,控制方式(峰值電壓控制,基值電流控制)是在焊接過(guò)程中保證峰值電壓和基值電流,恒定,在給定的送絲速度條件下,在焊接過(guò)程中保持脈沖頻率不變.當(dāng)電弧受到干擾時(shí)弧長(zhǎng)恢復(fù)主要依靠峰值電流的變化調(diào)節(jié)焊絲熔化速度以實(shí)現(xiàn)弧長(zhǎng)調(diào)節(jié),該種控制方式在大參數(shù)焊接條件下具有優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,工藝效果良好,可以有效地提高焊接效

4、率.一,模式脈沖焊接工藝具有控制思路簡(jiǎn)單,參數(shù)設(shè)置靈活,弧長(zhǎng)調(diào)節(jié)速度快以及適用范圍廣等一系列優(yōu)點(diǎn),具有良好的發(fā)展前景.收稿日期:2005—12—02基金項(xiàng)目:北京市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(3032004)盧振洋1U一,模式脈沖MIG/MAG焊的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)采用單片機(jī)控制,在同樣的硬件支持下,通過(guò)改變控制軟件,使脈沖參數(shù)自動(dòng)適應(yīng)焊接條件的變化,增加了系統(tǒng)的柔性和適應(yīng)性.單片機(jī)控制的一,方式脈沖MAG焊接電源總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示,分為主電路和控制電路兩大部分.其中主電路由輸入整流濾波電路,逆變電路,中頻變壓器,輸出整流濾波電路組成;控制電路由驅(qū)動(dòng)電路,脈寬調(diào)制(PWM)電路,單片機(jī)控制電路,電

5、流和電壓給定電路,電流和電壓采樣電路,保護(hù)電路,參數(shù)預(yù)置及顯示電路,送絲機(jī)調(diào)速電路等組成.圖1總體方案框圖F.岣.1Blockdiagramofwholeoroieet,為了獲得特定的電源外特性,通過(guò)給定電路,反饋電路將反饋信號(hào)送入脈寬調(diào)制電路,通過(guò)改變IGBT的通斷時(shí)間,使逆變器輸出不同占空比的交流70焊接第27卷矩形波電壓,從而使電源具有不同的輸出特性.2脈沖參數(shù)對(duì)熔滴過(guò)渡影響規(guī)律2.1脈沖頻率的確定方式在送絲速度給定的條件下,實(shí)現(xiàn)一,模式脈沖焊的首先條件是確定脈沖頻率.研究表明,為了保證一脈一滴的焊接過(guò)程,熔滴的直徑大概為焊絲直徑的1.05倍左右.當(dāng)焊接過(guò)程達(dá)到穩(wěn)定時(shí),焊絲的熔化

6、和送進(jìn)速度必須保持平衡,則有r,':7c(1.05D)3,(1),一^●,?',1,)3式中:為送絲速度;D為焊絲直徑;f為熔滴過(guò)渡頻率.根據(jù)上式可以計(jì)算出送絲速度的設(shè)定值與脈沖頻率之間的關(guān)系,試驗(yàn)表明,頻率的變化以不超過(guò)計(jì)算值±15%為宜.2.2脈沖時(shí)間和脈沖電壓的影響規(guī)律為了研究脈沖參數(shù)對(duì)熔滴過(guò)渡的影響規(guī)律,進(jìn)行了工藝試驗(yàn),同時(shí)采用高速攝像技術(shù)記錄熔滴過(guò)渡過(guò)程.具體試驗(yàn)條件如下.焊絲牌號(hào)H08Mn2Si;焊絲直徑1.2mm;試件板厚3mm;焊炬與工件距離15mm;氣體成分Ar80%,CO220%;氣體流量15L/rain;極性直流反接;送絲速度r=8rrdmin;頻率f=143Hz

7、;峰值電壓U.=36V,38V,40v;脈沖時(shí)間T.=1.6～3.6Ills;基值電流,h=80A.圖2是根據(jù)實(shí)際的焊接試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的曲線(xiàn),該圖表明,在不同脈沖峰值電壓下,熔滴過(guò)渡狀態(tài)隨脈沖時(shí)間的變化而變化.例如峰值電壓為36V時(shí),如果脈沖時(shí)間低于1.9Ills,則熔滴過(guò)渡極不穩(wěn)定,短路現(xiàn)象很?chē)?yán)重,無(wú)法進(jìn)行正常的焊接;當(dāng)脈沖時(shí)間在1.9～2.1Ills范圍內(nèi)時(shí),仍有一些短路發(fā)生,熔滴在一個(gè)脈沖周期過(guò)后沒(méi)有下落到熔池里,而是經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)周期才過(guò)渡到熔