U一I模式脉冲MAG焊脉冲参数对熔滴过渡影响规律

kajchild

摘要: 研制了一种以80C196KC16位单片机为核心,采用UI模式控制的逆变熔化极脉冲气
& m/ M8 v( t+ ?7 o体保护焊机。通过采集焊接过程中的电弧电压和电流信号,在峰值期间保持电压恒定,在基
值期间保持电流恒定,脉冲参数依据-一个脉冲过渡--个熔滴的原则选取。在焊接过程中脉冲
频率保持不变,通过峰值电流的变化来实现弧长调节。结果表明,该系统工作稳定,焊机具有
良好的焊接工艺性能。

; f7 v2 y$ s9 s' y8 ?! W0 u: ?关键词:电压-电流模式;单片机;熔化极脉冲焊
5 |5 @+ \; I5 D, B* q4 a
0序言
& n! f& @) _' C. N熔化极脉冲焊( PMAG)是一种先进的焊接方法。
' w8 D0 G- P9 z  j- Y-般采用- -脉一滴的过渡方式，焊接质量稳定,对于
锅炉、压力容器制造、航空航天等行业的应用具有重
$ ~" q, x' z  Z- e要意义。PMAG焊在很多发达国揭得到了广泛的应
& l- _, L5 {. E2 A$ x3 l& t用。国内的科研工作人员在20世纪80年代就开始
$ S6 q7 Y$ X( W' J9 m" T) s6 D研究这种工艺，也取得了很多成果'2,目前生产的该
种焊机主要采用I- I (恒流控制)方式进行控制,即
焊接过程中保持脉冲峰值电流和基值电流恒定不变,
采样电弧电压表征弧长，通过压频转换的方式改变脉
& [0 G4 e! G6 r冲电流频率,从而改变焊丝熔化速度实现弧长自身调
$ v, ]8 h: \9 S9 K节。1-1模式脉冲焊的弧长稳定性和压频转换的动
态性能有直接关系,在大电流焊接时由于脉冲周期很
# x. I7 T" P/ \8 O2 _3 g短,容易产生振荡,造成熔滴过渡形式失控。作者深
人研究了U-I方式控制的脉冲MAG焊机,并取得
$ U8 e+ w% a6 F: J了良好的工艺效果。U- I控制方式(峰值电压控制，
& z$ c9 a8 B0 \基值电流控制)是在焊接过程中保证峰值电压U,和
基值电流I恒定,在给定的送丝速度条件下,在焊接
过程中保持脉冲频率不变。当电弧受到干扰时弧长
恢复主要依靠峰值电流的变化调节焊丝熔化速度以
. A$ P+ w$ i. z) ]实现弧长调节,该种控制方式在大参数焊接条件下具
* Z/ x3 k: n% \$ B4 g- J有优秀的动态响应性能,工艺效果良好,可以有效地
提高焊接效率。U -1模式脉冲焊接工艺具有控制思
路简单参数设置灵活、弧长调节速度快以及适用范
围广等一系列优点,具有良好的发展前景。
1   U-I模式脉冲MIG/MAG焊的实现
/ |5 T; A* T5 ?- [: u9 C2 f( \系统采用单片机控制,在同样的硬件支持下,通
过改变控制软件,使脉冲参数自动适应焊接条件的
" U( o* J+ S* |5 @. d( C: e变化,增加了系统的柔性和适应性。单片机控制的
U-I方式脉冲MAG焊接电源总体设计框图如图1
所示,分为主电路和控制电路两大部分。其中主电
路由输人整流滤波电路、逆变电路、中频变压器、输
7 E  V+ ~0 D. Z5 V4 B. q+ u, O出整流滤波电路组成;控制电路由驱动电路、脉宽调.
  V0 s$ H! e1 A1 M0 F制(PWM)电路、单片机控制电路、电流和电压给定
电路、电流和电压采样电路、保护电路、参数预置及
显示电路、送丝机调速电路等组成。
! {" o7 N1 |+ \$ z# E, G/ V+ Q为了获得特定的电源外特性,通过给定电路、反
馈电路将反馈信号送人脉宽调制电路,通过改变
$ Z. T* C/ y5 r' lICBT的通断时间，使逆变器输出不同占空比的交流
. g, d# M5 p- o; k矩形波电压,从而使电源具有不同的输出特性。
2   脉冲参数对熔滴过渡影响规律
2.1
9 ^6 ]7 @0 [5 m脉冲频率的确定方式
- B* F# x  D0 ~/ T: n在送丝速度给定的条件下，实现U_I模式脉
冲焊的首先条件是确定脉冲频率。研究表明,为了
6 I5 X$ m( R$ B# X! l8 ^4 x: r保证--脉--滴的焊接过程,熔滴的直径大概为焊丝
& E! b1 A7 G( H: \; V. F9 l直径的1.05倍左右。当焊接过程达到稳定时,焊丝
的熔化和送进速度必须保持平衡,则有

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单片机控制的U-I方式脉冲MAG焊接电源总体设计分为主电路和控制电路两大部分