磁控摆动电弧埋弧焊跟踪系统的电弧运动学及熔宽的研究

摘要

埋弧焊具有焊接生产率高、焊缝质量高、焊接成本低及其它几项优点,在造船、锅炉、起重机械等厚板焊接制造中应用广泛,为了提高生产效率、减轻工人的劳动强度、改善劳动条件、得到优秀的焊缝,需加强埋弧焊生产过程中的自动化研究。本文将磁控电弧传感器用于埋弧焊,研制了磁控摆动电弧埋弧焊焊缝跟踪系统。
　　针对磁控摆动电弧埋弧焊焊缝跟踪系统的电弧运动学进行研究。建立磁控摆动电弧模型,根据模型分析在磁控电弧传感器的作用下电弧的动态状态及稳态状态,并详细从微观上和宏观上对电弧进行了力学分析,根据力学分析对横向交变磁场中电弧的运动学进行了数学描述,为磁控埋弧焊的研究提供了理论依据。
　　对磁控摆动电弧埋弧焊焊缝跟踪系统的熔宽进行研究。以磁控电弧传感器模型为基础,提出了将电弧弧柱区假定为一个圆柱体,其圆柱体下端面的直径在电弧不发生摆动时近似为焊缝熔宽,分别建立基于磁控摆动电弧焊缝跟踪系统的磁控电弧传感器熔宽数学模型和焊接参数熔宽数学模型,并对模型中磁控电弧传感器参数、焊接参数对熔宽的模型进行了模拟仿真研究,通过仿真分析传感器参数和焊接参数对焊缝熔宽的影响规律。
　　对比分析磁控电弧老式传感器和气保焊磁控电弧传感器的优缺点,根据埋弧焊跟踪实际要求给出合理的设计方案,设计出新型的磁控电弧埋弧焊传感器,为后面磁控电弧埋弧跟踪提供了实验基础。为了后续实验研究,建立一个功能强大可靠的实验系统,实验系统包括磁控电弧传感器、埋弧焊焊机、焊缝自动跟踪控制平台以及数字示波器。
　　针对电弧运动学及熔宽建模进行实验研究。设计实验,通过霍尔传感器测量焊接电流的波形,对实验得出的电流波形进行分析,证明磁控传感器对电弧的控制作用,研究磁场作用下电弧的运动行为变化规律,验证磁控电弧传感器模型分析的正确性。设计实验,测量每一道焊缝的熔宽值,建立熔宽关系曲线图,同建模仿真得出的曲线图进行对比分析,验证了建模仿真的正确性,研究电弧传感器参数对熔宽的影响规律以及磁场作用下焊接参数对熔宽的影响规律。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 选题的背景和意义

1.2 磁场在焊接中的应用与发展

1.3 熔宽控制技术

1.4 本论文研究的内容

第二章 磁控摆动电弧运动学研究

2.1 引言

2.2 磁控摆动电弧动态研究

2.3 磁控摆动电弧稳态研究

2.4 磁控摆动电弧运动学研究

2.5 本章小结

第三章 磁控电弧埋弧焊熔宽的研究

3.1 引言

3.2 焊接参数对熔宽一般影响规律

3.3 磁控电弧埋弧焊熔宽数学建模

3.4 磁控电弧埋弧焊熔宽仿真

3.5 本章小结

第四章 磁控埋弧焊焊缝跟踪系统的研究

4.1 引言

4.2 磁控电弧传感器的结构优化设计

4.3 埋弧焊焊机

4.4 焊缝自动跟踪控制平台

4.5 数字示波器

4.6 本章小结

第五章 磁控摆动电弧运动状态及熔宽实验研究

5.1 引言

5.2 电弧运动状态研究

5.3 磁控电弧埋弧焊熔宽研究

5.4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录(个人简历、攻读硕士学位期间的论文及获奖情况)