直流电焊机双丝脉冲协调控制器的研制及应用

摘要

随着我国工业现代化进程的加快,极大地推动了焊接技术的发展.高效化焊接已经提到了日程.单纯的采用大热输入量会造成焊接热影响区晶粒粗大、韧性指标下降,或者焊缝成形变差等缺陷,从而影响了焊接质量. 在高效的前提下还要保证焊接的质量,本着这种思想本文提出了双丝脉冲MIG焊的高效化焊接方法,并为此开发了直流电焊机双丝脉冲控制器. 本文利用电子技术、自动控制理论及单片机技术,设计并制造了直流电焊机双丝脉冲控制器,以单片机为内核,数码管、键盘为人机界面,可以使焊接电压成为在一定恒压基础上,进行一定频率和幅值变化的脉冲电压.从而一方面控制焊接热输入量,使热影响区的组织细化,提高韧性,另一方面通过脉冲的电弧力对熔池进行有规则的震荡,震碎细化晶粒,改善焊缝质量.同时脉冲控制器设计为两路输出,按照推挽式设计,可进行双丝焊焊接. 在双丝脉冲MIG焊过程中采用为本试验开发的光电信号测试分析系统实现对焊接电流、电压波形等电信号的采集.另外,为了有效的分析熔滴过渡和电弧行为及其变化对焊接电流、电弧电压的影响,在焊接过程中又采用了高速摄像/摄影与电信号进行同步采集. 通过验证性试验和工艺性试验,证明了控制器的功能性和可靠性,并通过对峰值电压、基值电压、脉冲频率、占空比等参数的调节,对双丝脉冲MIG焊工艺性进行了研究,优化了焊接参数.对高效化焊接方法和新型双丝脉冲焊机的研制具有指导意义.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1高效化焊接的发展状况

1.1.1高效化焊接的提出背景

1.1.2高效化焊接的现状及发展前景

1.2双弧焊的发展现状

1.2.1Tandem Arc

1.2.2Twin Arc

1.3本课题的研究目的、意义及技术路线

1.4本课题的主要研究内容

第二章直流电焊机双丝脉冲控制器

2.1直流电焊机双丝脉冲控制器原理及功能

2.1.1控制器原理

2.1.2控制器功能设计

2.2直流电焊机双丝脉冲控制器硬件

2.2.1单片机(MCU)

2.2.2光电耦合器

2.2.3键盘

2.2.4焊接电压给定

2.2.5LED显示屏

2.3直流电焊机双丝脉冲控制器软件部分

2.3.1AT89C2051的定时器设置

2.3.2软件结构

2.4直流电焊机双丝脉冲控制器软硬件的实现

2.5本章小结

第三章试验设备及连接

3.1双丝脉冲直流气保护焊试验原理

3.2双丝脉冲焊试验设备及其连接方法

3.2.1试验设备

3.2.2试验设备的连接

3.3试验条件

3.4本章小结

第四章双丝脉冲MIG焊试验及分析

4.1双丝脉冲控制器功能性验证试验

4.2双丝脉冲MIG焊工艺试验

4.2.1脉冲峰值电压对焊接过程的影响

4.2.2脉冲基值电压对焊接过程的影响

4.2.3脉冲频率对焊接过程的影响

4.2.4脉冲占空比对焊接过程的影响

4.2.5脉冲频率与占空比共同作用对焊接过程的影响

4.3本章小结

第五章结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢