张宝良[1]2006年在《铝合金脉冲调制变极性TIG设备与工艺研究》文中研究说明铝及其合金由于具有比重小、强度高、抗腐蚀性强等优点已经被广泛应用在航空、航天、核能以及军事工业等各个领域。脉冲调制VPTIG(PVPTIG)焊接工艺作为近年来发展起来的一种新型焊接方法,较其它焊接方法有着较大的优势,和广泛的应用前景。该焊接工艺除了可以降低钨极烧损,提高焊接电弧稳定性外,低频脉冲调制产生的断续电弧力对熔池进行冲刷,可以减少气孔、控制焊缝结晶过程及焊缝成形;高频脉冲调制在保证电弧力的基础上降低电弧能量密度,减小电弧笼罩的面积,可以进一步减小焊缝宽度,减小热影响区的软化程度,提高焊缝的拉伸强度和延伸率。因此,脉冲调制VPTIG(PVPTIG)焊接工艺是一种适合于航空、航天领域重要铝合金构件焊接的方法。本文建立了一个铝合金脉冲调制VPTIG(PVPTIG)焊接系统,包括焊接电源、焊接工作台行走机构及送丝机构等。焊接电源是以MSP430F449单片机为控制核心的双逆变焊接电源,其工作稳定性好、可靠性高,输出电流的正、反极性时间、幅值分别独立可调,用软件程序可以方便的实现低、高频脉冲调制变极性电流波形的输出。送丝机构送丝速度稳定、并且具有焊丝回抽功能,可有效地防止焊丝粘板现象的发生,保证了焊接过程的稳定性。焊接工作台行走机构运行可靠、稳定,速度调节方便,并且有行程限位、正反转等功能。焊接过程中可实现焊接电源、送丝机和焊接工作台的程序时序控制,初步实现了焊接过程的自动化控制,为焊接工艺的研究建立了可靠、稳定、实用的焊接系统平台。本文采用高速摄像机、记忆示波器等测试分析仪器,对VPTIG电弧电学特性、热学特性及力学特性进行了分析和规律总结。VPTIG电弧电学特性和热学特性的分析为铝合金VPTIG的焊接工艺提供了强有力的理论支持。即VPTIG焊时,减少DCEP时间,增大DCEP电流值,即保证了必要的氧化膜清理效果又最大限度的减少了钨极的烧损,提高了焊接过程的稳定性,保证了焊接质量的提高。VPTIG电弧力学特性的分析与研究为铝合金脉冲调制VPTIG(PVPTIG)的焊接工艺提供了理论支持与指导。将脉冲电流调制功能和变极性功能互相结合,低频脉冲调制产生的断续电弧力对熔池进行冲刷,可以减少气孔、控制焊缝结晶过程及焊缝成形;高频脉冲调制在保证电弧力的基础上降低电弧能量密度,减小电弧笼罩的面积,可以进一步减小焊缝宽度,减小热影响区的软化程度,提高焊缝的拉伸强度和延伸率。在此基础上,对VPTIG电弧稳定性及其稳弧措施进行了研究。本文以自制的焊接系统为硬件平台,以所总结出的电弧特性规律为理论依据,通过大量的工艺试验,总结出了铝合金脉冲调制VPTIG(PVPTIG)焊接工艺的特点和
王莉[2]2006年在《变极性TIG焊接电弧行为研究》文中研究指明由于铝的应用日渐广泛和变极性电弧在铝合金焊接中的应用,国内外对变极性的研究蓬勃发展起来,但国内关于变极性的研究工作主要是针对变极性电源的研制,对变极性电弧焊接过程的研究尚很匮乏。基于上述背景,本课题以数据采集和高速摄像为主要手段,在采集电弧电信号的同时,拍摄电弧和熔池状态。以此研究变极性TIG焊电弧的行为。本文首先研究了正弦波交流TIG焊电弧焊铝时的行为,发现在小电流情况下,存在一段时间电流持续为零,随着电流的增加,电流为零的时间缩短,稳定性变好。对于变极性TIG电弧的研究本文分叁部分进行。第一部分研究了在氩气作保护气体的情况下,用变极性TIG焊方法焊铝时,焊接电流、电弧电压的变化情况和电弧形态的变化。研究发现,电流过零后都会出现峰值,并且随着变极性的频率增加,电流过零后的峰值变化不大。研究同时发现,随着脉宽比b值的增加,阴极雾化效果减弱。第二部分研究了在氩气作保护气体的情况下,用变极性TIG焊方法焊钢时,焊接电流、电压的变化情况和电弧形态的变化。研究发现,电流以很大斜率通过零点,不会出现熄弧现象。第叁部分研究了在氦气作保护气体的情况下,用变极性TIG焊方法焊铝时,焊接电流、电弧电压的变化情况和电弧形态的变化。研究发现,在DCEN阶段氦气电弧形状与氩气电弧形状不同,氦气电弧呈现出碗状。还发现,在DCEN阶段,电弧中心轴附近为蓝紫色,远离中心轴区域为绿色,在DCEP阶段,电弧为橙黄色。在所作的所有关于变极性的研究中,电弧均不出现熄弧现象。根据研究,本文还给出了判断电弧稳定性的数学模型,并证明与实际情况相符。由于变极性TIG焊接情况与正弦波交流TIG焊接情况存在差异,所以电弧稳定性模型也存在差异。
陈玉喜[3]2009年在《逆变式变极性TIG焊电源的研究》文中研究指明针对铝及其合金对焊接设备及工艺的特殊要求,铝合金交流TIG焊的发展先后经历了正弦波交流TIG、方波交流TIG和变极性TIG几个阶段。变极性TIG焊具有输出电流频率、占空比、正负半波电流幅值均可独立调节的特点,能满足阴极雾化作用和减少钨极烧损的要求,成为当前TIG焊中用于铝及其合金材料焊接的最佳方法。基于此,本文设计了逆变式变极性TIG焊电源,对电源系统进行了调试,并对调试过程的波形进行了分析。电源的主电路采用输出功率较大的全桥式双逆变结构,选取绝缘栅极型晶体管IGBT为主控开关功率转换器件。主电路系统由输入整流滤波电路、一次全桥逆变电路、高频变压器、输出整流滤波电路、二次全桥逆变电路组成。文中对主电路各个组成部分涉及的元件进行了详尽的参数设计和选取,并对二次逆变电路的工作过程进行了分析。针对逆变式变极性TIG焊电源的特点进行控制电路的设计。一次逆变控制采用脉宽调制型调节(PWM)方式控制输出电流的大小,对输出电流的采样结果经运算放大器LM324放大比较,完成PI调节后的控制量送入脉冲宽度控制器TL494,经脉宽调制控制电路输出两路互不重迭的触发脉冲,再送入驱动电路,经IGBT专用驱动模块EXB841进行功率放大后触发一次逆变功率开关管,获得平滑的直流输出,以实现前级恒流源的功能。二次逆变控制采用555时基电路构成脉冲发生器,产生频率和正负半波导通时间分别独立调节的方波信号,经反相电路产生两路相位差为180°的方波信号,再经死区时间控制电路和正负半波幅值调节电路,得到两路频率、正负半波导通时间及幅值独立可调且具有一定死区时间要求的触发脉冲,送入驱动电路,经功率放大后驱动二次逆变开关管的开通与关断,实现电流波形的转换,得到满足焊接工艺要求的变极性波形。针对IGBT的过热和过流保护问题,本文设计了相应的保护电路。通过系统调试,对该电源的主电路及控制电路中的相应波形进行了测试分析,对一次逆变部分的外特性进行了实验研究,对实际焊接过程中的波形进行了测试分析,结果表明,该电源可获得电流频率、占空比、正负半波幅值均可独立可调的变极性波形,设计结构合理,器件工作可靠,控制系统运行良好,达到了预期设计目标。最后对焊后试样的金相组织、成形状况和钨极烧损情况进行了观察,结果表明,在焊接参数选取适当的情况下,电源能满足阴极雾化作用和减少钨极烧损,降低焊接缺陷发生。
李春旭, 周耀军, 邱联奎[4]2001年在《微机控制的变极性TIG焊电源的研制》文中进行了进一步梳理开发了一套变极性TIG焊电源的微机控制系统 ,通过调节输出电流的正负半波的时间、幅值获得不对称方波。同时对硬件电路原理和软件模块化结构的设计进行了分析和讨论。试验结果表明 ,焊机设计合理 ,输出电流的波形可控 ,完全能够满足铝合金TIG焊的工艺要求
邢进[5]2007年在《数字控制变极性TIG焊机的研制》文中研究指明变极性TIG焊是一种正负半波电流时间、幅值都可以独立调节的不对称方波焊接方法,广泛应用于铝及铝合金的焊接。本文查阅了大量的国内外文献资料,分析了国内外变极性TIG焊电源的发展概况、趋势及研究进展,提出了一种变极性TIG焊双逆变电路结构,即电源的主电路采用两级逆变,一次逆变采用IGBT全桥逆变方式,二次逆变同样为IGBT全桥式逆变结构,并对主电路参数进行设计。另外,使用MATLAB软件对变极性TIG焊主电路进行建模、仿真。其仿真波形与实验波形对比基本相同。控制系统采用PWM模式控制方式,一次逆变器采用PWM3525控制电路,并且采用PWM专用驱动芯片M57962L进行驱动,二次逆变器采用555控制电路,通过控制脉冲和光耦器TLP250进行驱动二次逆变电路。本文深入研究变极性TIG焊主电路的工作原理。此外,还介绍了保护电路。本文在介绍DSP结构特点及其应用系统构成的基础上,分别讨论了数字信号处理器在焊接设备中的应用及其控制系统的工作原理。针对传统的焊接控制器或电参数监测系统存在的检测精度不够高、实时性较差、电路复杂等缺点,结合数字系统本身所具有的运算速度快、处理精度高等优势,提出了应用DSP TMS302F2812作为控制系统核心。设计了焊机数字控制系统的原理框图,软、硬件各个部分设计均采用模块化设计。搭建了TIG焊数字化控制的软件平台,软件设计包括主程序设计、A/D转换功能模块设计、增量式PID数字运算设计、D/A转换功能模块设计,及对系统的抗干扰措施进行了系统性的介绍。试验结果表明本文所研制的变极性TIG电源系统稳定可靠,且输出的电流在DCEP期间的幅值IP和DECK期间幅值In、频率和正、负半波导通比都独立可调,满足铝及其合金焊接的工艺需求,是一种理想的焊接电源。
王超[6]2010年在《数字化变极性TIG电源的研究》文中认为数字化逆变弧焊电源可靠性高、控制灵活、易方便升级,成为焊机的发展方向,推动了焊接产业的巨大发展。数字化变极性电源具有阴极雾化效果好,钨极烧损少的突出优点,是目前焊接铝合金最理想的焊接方法。交流电弧在过零点时需要重新引弧,因而重新引弧的稳定性成为变极性电弧最重要的性能,本文在阅读大量电弧相关文献基础上,对电弧重新引弧时的状态进行了初步探讨,初步提出了引弧电压及引弧时刻与焊接电流的关系,设计了一种稳弧电路较好地解决了变极性电弧在小电流情况下的稳定性问题。本文详细论述了铝合金焊接的发展历程和变极性电源的国内外研究现状,提出了一种采用两次逆变结构的主回路实现方法：一次逆变拓扑形式采用改进的相移谐振软开关方式,二次逆变采用串联稳弧电感的全桥结构。通过仿真及实验对比得出所提出的软开关结构能够有效降低功率器件的功耗。根据焊机的输入参数对主要元器件进行了计算和选择,并通过热相图分析,验证了采用的软开关电路的正确性。控制部分采用"MCU+DSP"双机控制系统。选用ATmega64L作为单片机控制系统的主芯片,主要负责系统的总体管理,给定参数,与DSP以及上位机进行通信、传递数据,实时显示焊接数据。选用MC56F8346作为DSP控制系统主芯片,主要负责焊接电流、焊接电压的反馈和闭环PI运算以及控制焊接时序,以确保良好的电源外特性输出。主控板和前面板之间通过RS-485协议来交换数据,解决了光耦对数据传输过程中的延迟问题。设计了专门的滤波电路,有效抑制了逆变弧焊电源带来的电磁干扰,并通过EMC测试,满足欧盟标准。通过软件设计,实现了对焊接参数和焊接过程的精确控制。利用数字滤波的软件抗干扰技术,提高了系统的稳定性。本文研究了变极性TIG电源波形参数对焊接效果的影响,对不同参数时的焊接电流、电压波形及焊缝成型进行分析,通过实验和实际应用验证,本课题设计的变极性电源可以取得良好的焊接效果。本文的不足之处在于虽然给出了交流电弧过零时刻的电弧模型,但仅进行了初步探讨,对电弧模型的描述还不是非常准确,需要进一步研究。
李春旭, 陈克选, 郝礼杰[7]2002年在《变极性TIG焊电源稳弧特性的研究》文中认为介绍了微机控制的变极性TIG焊电源的稳弧特点,该电源采用双逆变结构,电路简单,通过在前极恒流源和二次逆变桥之间串联一个小电感L的方法,获得了良好的稳弧效果,即使在小电流范围内施焊,焊接性能仍然优良.试验结果表明这种稳弧方法是切实可行的,完全可以满足铝、镁及其合金焊接的需要.
陈铁[8]2009年在《高频脉冲能量可控式焊接电源的研究》文中指出焊接技术作为制造业技术的重要组成部分,是当今研究的重点技术。为了使焊接技术达到高效率、高质量、高精度的要求,技术人员开展了大量研究。专用大功率脉冲电源是焊接技术的关键技术之一,目前以变极性方波电流输出为主,但在焊缝质量方面存在缺陷,且存在烧穿问题,限制了焊接工艺的发展。为提高工艺水平、促进相关产业发展,急需改进电源设备。为解决以上问题,本课题研制出了一种新颖的、采用叁角波电流脉冲输出的焊接电源。该电源选取铁氧体材料作为主变压器磁芯,拓展了反激式变换器的功率等级,把双端反激式变换器作为主电路拓扑结构应用于大功率电源中;多单元体并联输出的整体结构,满足了不同功率等级焊接生产加工的要求。以SG3525芯片设计了一整套脉冲能量控制电路,操作方便简单,运行稳定可靠,可通过调节脉冲宽度和脉冲间隔时间的方式对输出的叁角波脉冲的能量进行有效控制,保证了生产加工各个阶段输出脉冲能量的合理性;过流、掉电等保护功能,确保了系统运行的稳定性和可靠性。驱动电路以分立元件搭建,实现了功率IGBT的可靠驱动。反激变压器的设计方法文献中各异,课题根据法拉第电磁感应定律,推导出变频大功率断续反激式变换器变压器的设计方法。通过对输入滤波电感进行理论分析,设计了输入滤波电感。研制的脉冲能量控制焊接电源经试验验证,电源工作稳定,可靠,符合焊接工艺的要求,达到了设计要求。
杨勇[9]2007年在《变极性TIG焊机的研制》文中研究指明本文查阅了大量的国内外文献资料,分析了国内外变极性TIG焊电源的发展概况、趋势及研究进展,提出了一种变极性TIG焊双逆变电路结构,即电源的主电路采用两级逆变,一次逆变采用IGBT全桥逆变方式,二次逆变同样为IGBT全桥式逆变结构,并对主电路参数进行设计。另外,使用MATLAB软件对变极性TIG焊主电路进行建模、仿真。其仿真波形与实验波形对比基本相同。文中对所研制的变极性TIG焊接电源的主电路、控制电路、驱动电路进行了研究和设计。控制系统采用PWM模式控制方式,一次逆变器采用PWM3525控制电路,并且采用PWM专用驱动芯片M57962L进行驱动,二次逆变器采用555控制电路,通过控制脉冲和光耦器TLP250进行驱动二次逆变电路。本文深入研究变极性TIG焊主电路的工作原理。此外,还介绍了保护电路。分析对比了各种常用电力电子器件,选择了IGBT作为一次逆变和二次逆变开关元件。同时设计了软启动电路,可以防止装置在合闸瞬间产生的浪涌电流,保护逆变功率开关管。本文还给出了变极性TIG焊接电源安装调试过程中的实验波形,并对各波形进行了分析。试验结果表明,变极性TIG焊接电源能输出稳定的交变间歇方波脉冲,各项性能指标均达到设计要求。试验结果表明本文所研制的变极性TIG电源系统稳定可靠,且输出的电流在DCEP期间的幅值I_p和DCEN期间幅值I_n、频率和正、负半波导通比都独立可调,满足铝及其合金焊接的工艺需求,是一种理想的焊接电源。
李春旭, 李德武, 张学红, 石红信[10]2005年在《变极性TIG焊逆变电源的仿真建模与波形实现》文中进行了进一步梳理针对变极性TIG焊逆变电源的工作原理,采用计算机仿真技术,利用功能强大的MATLAB/SIMULINK和PSB工具箱建立了变极性TIG焊逆变电源的仿真模型,包括主电路、控制电路,及其关键器件的模型,在此基础上建立了闭环控制系统的传递函数,给出了电源的硬件结构,揭示了控制参数对系统的影响规律,并优化了设计参数.同时在仿真示波器上输出了电源的电流、电压波形,进行了实际波形的测试,并将实验数据和实测波形对比,证明了该仿真模型的正确性,为研制TIG焊电源提供了一种省时、省力、节约成本的设计方法。
参考文献：
[1]. 铝合金脉冲调制变极性TIG设备与工艺研究[D]. 张宝良. 北京工业大学. 2006
[2]. 变极性TIG焊接电弧行为研究[D]. 王莉. 天津大学. 2006
[3]. 逆变式变极性TIG焊电源的研究[D]. 陈玉喜. 河南科技大学. 2009
[4]. 微机控制的变极性TIG焊电源的研制[J]. 李春旭, 周耀军, 邱联奎. 电焊机. 2001
[5]. 数字控制变极性TIG焊机的研制[D]. 邢进. 沈阳工业大学. 2007
[6]. 数字化变极性TIG电源的研究[D]. 王超. 山东大学. 2010
[7]. 变极性TIG焊电源稳弧特性的研究[J]. 李春旭, 陈克选, 郝礼杰. 甘肃科学学报. 2002
[8]. 高频脉冲能量可控式焊接电源的研究[D]. 陈铁. 哈尔滨工业大学. 2009
[9]. 变极性TIG焊机的研制[D]. 杨勇. 沈阳工业大学. 2007
[10]. 变极性TIG焊逆变电源的仿真建模与波形实现[C]. 李春旭, 李德武, 张学红, 石红信. 第十一次全国焊接会议论文集（第2册）. 2005
标签：金属学及金属工艺论文; 电力工业论文; 铝合金焊接论文; 焊接电弧论文; 仿真软件论文; 逆变电路论文; 调制信号论文; 电源论文; 焊接加工论文; 电弧论文; tig焊论文;