弧焊短路过渡输入输出端信号分析

摘要

CO2气体保护焊始于上世纪50年代初，自出现以来，便迅速发展并广泛应用于生活生产中。但是，在实际焊接过程中，CO2气体保护焊常常由于焊接过程不稳定，而获得力学性能较差的焊接接头。因此，拓展焊接稳定性的评定方法，避免不良焊接接头在生产中的应用，显得尤为重要。
　　近些年，研究者基于焊接电信号提出了一些评定短路过渡稳定性的有效方法，然而它们多局限于焊机的输出端，对于焊机输入端电信号却很少涉及。输入端作为焊接过程能量的来源，其电信号特征必与焊接过程变化存在一定的关联。通过研究输入端与输出端电信号的关系，不仅可以深化对焊接过程电信号规律的认识，同时还可以拓宽焊接工艺评定的手段，推动评估系统的集成化模块化，此外探究焊机输入端电信号的特点，对后续谐波分析、焊机电磁兼容性、智能电网的研究也奠定了一定的理论基础。故而，分析焊机输入输出端信号的关系具有较大的理论意义和应用价值。
　　根据以上分析，本文进行了以下研究：
　　1)搭建试验平台。设计采样电路及焊接电信号的数据采集系统。
　　2)进行了三组焊接试验。分别是三种不同保护气体下不同送丝速度的短路过渡气保焊接试验。利用设计好的采样系统采集焊接过程中的输入输出端电信号，对采集的数据进行预处理，得到真实的焊接过程数据。
　　3)利用MATLAB软件，编写焊机输入功率脉动峰值算法，从时域以及频域的角度处理不同保护气体不同送丝速度下输入功率峰值和输出端电流信号并进行对比分析，获得焊接过程中输入输出端电信号特征具体对应关系，即在时域上，虽然输入功率脉动峰值有时会滞后输出电流，但两者波形变化基本一致，且两者概率密度分布图规律基本一致；在频域上，输入功率和输出电流能量谱基本一致，因此从输入端电信号能够提取出输出端电信号特征，从而评定焊接过程稳定性。
　　4)利用MATLAB/Simulink模块仿真出以功率开关管IGBT和中频变压器为核心的逆变式焊机主电路模型，并调试电路内部主要参数。利用 Simulink模块建立非线性电弧负载模型，调试模型参数，仿真出能够有效模拟实测情况下的输入输出端电信号并进行对比分析。从仿真的角度证明了输入功率和输出电流在时域频域上变化规律基本一致，由输入功率信号能提取输出电流信号及焊接过程信号特征。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题的研究内容

第2章 试验平台和工艺

2.1 试验平台的建立

2.2 试验过程和采样效果

2.3 试验工艺的设计

2.4 本章小结

第3章 实测输入输出端信号分析

3.1 傅里叶变换

3.2 输入瞬时功率的计算方法

3.3 100%CO2保护气体输入输出关系比较

3.4 20%CO2+80%Ar保护气体输入输出关系比较

3.5 100%Ar保护气体输入输出关系比较

3.6 本章小结

第4章 “电源—电弧负载”仿真与输入输出电信号分析

4.1 主电路仿真

4.2 电弧负载仿真

4.3 整体模型的连接及参数调试

4.4 输入输出电信号分析

4.5本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢