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
# J7 P9 V7 L7 b0 e' 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
" m% i9 Y6 p' G/ K1 \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
4 I# P6 g2 P7 h- x9 _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。
7 p# z. F: f9 v6 H' {/ n
关键词:电压-电流模式;单片机;熔化极脉冲焊

* D" t+ Q: X0 a/ ]; I: _0序言
0 _1 h  }, m4 w" C熔化极脉冲焊( PMAG)是一种先进的焊接方法。
-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
7 u, I2 _  `8 B0 j要意义。PMAG焊在很多发达国揭得到了广泛的应
0 A! T- g1 r3 ]' @' J6 C% X: A) x用。国内的科研工作人员在20世纪80年代就开始
6 w. E7 j5 y4 g- R1 Q( t研究这种工艺，也取得了很多成果'2,目前生产的该
+ E! w. u/ E3 }8 X/ ]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
冲电流频率,从而改变焊丝熔化速度实现弧长自身调
% @) G& j1 X* ~# O3 n  p1 @节。1-1模式脉冲焊的弧长稳定性和压频转换的动
- \( Y- f& M1 O5 B态性能有直接关系,在大电流焊接时由于脉冲周期很
+ V! n* g& d5 m3 F4 j* l- e7 ]" @- x短,容易产生振荡,造成熔滴过渡形式失控。作者深
% @$ |5 \3 S/ _1 \人研究了U-I方式控制的脉冲MAG焊机,并取得
! d% E+ M' Z1 X& z  z% X6 d了良好的工艺效果。U- I控制方式(峰值电压控制，
  I, J# W( p1 y# N( }$ V: ~基值电流控制)是在焊接过程中保证峰值电压U,和
3 c- E1 V4 I3 I9 @: s基值电流I恒定,在给定的送丝速度条件下,在焊接
0 F$ v9 t6 Q6 ]. J* X$ u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
实现弧长调节,该种控制方式在大参数焊接条件下具
6 P. r) `; b- Q4 u8 S有优秀的动态响应性能,工艺效果良好,可以有效地
: u+ v( U* g& P) E& \6 b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。
7 h6 {. s: Z+ U. p# b1   U-I模式脉冲MIG/MAG焊的实现
/ w: i. A$ S' S  }0 q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
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
: h; G0 y8 I7 e4 Z1 q所示,分为主电路和控制电路两大部分。其中主电
# ?6 g! _8 [2 S# A路由输人整流滤波电路、逆变电路、中频变压器、输
出整流滤波电路组成;控制电路由驱动电路、脉宽调.
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。
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
ICBT的通断时间，使逆变器输出不同占空比的交流
1 K2 s' p" Z7 J$ S9 e7 C2 v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
& i) C$ s/ x/ P. d% o! k7 m脉冲频率的确定方式
在送丝速度给定的条件下，实现U_I模式脉
$ o# K! o: p2 V# X! G冲焊的首先条件是确定脉冲频率。研究表明,为了
7 o: |0 z& G2 w' y/ I* S9 o保证--脉--滴的焊接过程,熔滴的直径大概为焊丝
( |- s) U% M  j$ G' G2 r1 c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