管道全位置超窄间隙焊机的研制

摘要

超窄间隙焊接自身具备的优势用于管道焊接，将有利于国内外管道焊接技术的发展。实验室在超窄间隙焊接中进行了一定的研究，并取得了一定的成果。现希望将该技术用于管道焊接，与企业进行合作，研制一种管道全位置超窄间隙焊机。重点完成弧焊发电机及焊接控制系统的研制。
　　 本文针对野外管道焊接施工的要求，研制了由汽油机驱动的直流弧焊发电机，其采用三次谐波励磁同步发电机。通过采样焊接电流和焊接电压的瞬时波形，直接通过运算电路得到控制IGBT导通的脉冲信号，用于调节同步发电机的励磁电流，实现了对弧焊发电机的外特性进行快速响应的控制。通过改变焊接电压反馈和焊接电流反馈的深度，实现了弧焊发电机获得下降特性和平特性两种输出。在野外大口径管道焊接中，下降外特性输出用于纤维素焊条电弧焊进行根焊；平特性输出用于超窄间隙自动焊填充及盖面。实验表明，该弧焊发电机外特性响应速度快，焊接参数可连续调节，调节范围可满足实际需求。
　　 根据管道全位置超窄间隙焊接对控制系统的要求，研制了超窄间隙焊接控制系统。该控制系统采用SOC单片机为控制核心，采取分段控制法即对管道分成24段，对每段采取不同的焊接参数。通过该控制系统实现了在不同的焊接位置处，焊接参数的自动调节。另外控制系统还实现了超窄间隙焊机各功能按键及显示系统的控制。控制面板简单、实用、功能齐全、可视化强。控制系统稳定性高，响应速度快。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1窄间隙焊接的定义及特点

1.2窄间隙管道焊机研究的必要性

1.3管道焊接技术的国内外研究现状

1.4国内外窄间隙管道焊接方法介绍

1.5焊接自动化的发展概况

1.6超窄间隙焊接的定义及特点

1.7窄间隙焊接技术主要存在的问题

1.8超窄间隙焊接技术研究的意义

1.9管道全位置超窄间隙焊机的国内外研究现状

1.10本文研究的主要内容

第2章管道全位置超窄间隙焊接装置

2.1焊接电源

2.2焊接控制系统

2.3本章小结

第3章弧焊发电机的研制

3.1弧焊电源外特性

3.2弧焊发电机基本组成及工作原理

3.3外特性控制

3.3.1弧焊发电机外特性控制电路基本原理

3.3.2弧焊发电机下降外特性控制

3.3.3弧焊发电机平外特性控制

3.3.4外特性测试

3.4本章小结

第4章超窄间隙焊接控制系统的研制

4.1管道全位置超窄间隙焊接对控制系统的要求

4.1.1系统设计原则

4.1.2焊接控制系统构成

4.1.3焊接控制系统工作原理

4.1.4电机及驱动器选型

4.1.5单片机及实验仪选型

4.2硬件系统

4.2.1硬件电路组成

4.2.2电机驱动接口电路

4.2.3液晶显示接口电路

4.3软件系统

4.3.1软件设计原则

4.3.2主程序

4.3.3 PWM子程序

4.3.4液晶显示子程序

4.3.5键盘扫描子程序

4.3.6电机转速测量子程序

4.3.7焊接参数自动调节子程序

4.4 控制系统调试

4.4.1系统调试步骤

4.4.2 PWM子程序调试结果

4.5本章小结

结 论

参考文献

致谢

附录