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
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
- J  U3 O6 e  e+ v( B2 u% @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
# @" _; V5 [; n. \7 W7 ]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
! u; k: ^$ C6 i( I. @良好的焊接工艺性能。

% _: U- B; I/ `5 ^! R关键词:电压-电流模式;单片机;熔化极脉冲焊
+ S8 D/ I5 _( _. T  y
% y7 I! u" j4 u, G. s0序言
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
  E( `) Y0 o3 \2 O; P. b锅炉、压力容器制造、航空航天等行业的应用具有重
6 R5 h+ k7 r+ h0 P+ j要意义。PMAG焊在很多发达国揭得到了广泛的应
* a. S) e% G  c' T用。国内的科研工作人员在20世纪80年代就开始
3 C% s: I% z" V% v1 {. l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,
6 _: k  @  k  s9 Q. X" `% v( F采样电弧电压表征弧长，通过压频转换的方式改变脉
0 n% a0 u* s4 J9 S冲电流频率,从而改变焊丝熔化速度实现弧长自身调
节。1-1模式脉冲焊的弧长稳定性和压频转换的动
9 b' g/ E6 a' H' b0 c# m1 D9 C态性能有直接关系,在大电流焊接时由于脉冲周期很
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
6 v( v/ ^2 R. Z4 C, G了良好的工艺效果。U- I控制方式(峰值电压控制，
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
' b5 }. N$ L% g; t7 n* n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
; h, N) m  f/ d) P% R1 d% _实现弧长调节,该种控制方式在大参数焊接条件下具
有优秀的动态响应性能,工艺效果良好,可以有效地
# J  c2 `' Z9 `3 _" [6 d提高焊接效率。U -1模式脉冲焊接工艺具有控制思
2 ~* |) |* X' d8 d1 r路简单参数设置灵活、弧长调节速度快以及适用范
$ M8 Q1 j  K0 a' I围广等一系列优点,具有良好的发展前景。
9 O& G# r  [/ r0 ~1   U-I模式脉冲MIG/MAG焊的实现
系统采用单片机控制,在同样的硬件支持下,通
2 D8 r) m3 f* W/ O0 p  S7 i+ V过改变控制软件,使脉冲参数自动适应焊接条件的
$ c0 l7 _$ S7 ^变化,增加了系统的柔性和适应性。单片机控制的
; H# I% Y7 r; Q+ j7 o' f$ q1 KU-I方式脉冲MAG焊接电源总体设计框图如图1
$ p- E. d0 J, F# y所示,分为主电路和控制电路两大部分。其中主电
2 [8 C0 x- _* d2 h7 l5 U8 j路由输人整流滤波电路、逆变电路、中频变压器、输
4 F- j4 A/ n( y7 I出整流滤波电路组成;控制电路由驱动电路、脉宽调.
! z1 \/ p1 z: d2 a) W- ^0 q制(PWM)电路、单片机控制电路、电流和电压给定
! z  x' [, V+ O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
: i. f$ j7 B' v( f; C; V, T% B! aICBT的通断时间，使逆变器输出不同占空比的交流
矩形波电压,从而使电源具有不同的输出特性。
9 u/ ~. k: T/ p* p9 R, x% q$ m2   脉冲参数对熔滴过渡影响规律
+ y: l/ ]# [9 Z2.1
- S- m  r, z$ \/ A# G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
冲焊的首先条件是确定脉冲频率。研究表明,为了
保证--脉--滴的焊接过程,熔滴的直径大概为焊丝
直径的1.05倍左右。当焊接过程达到稳定时,焊丝
1 a: ~& U; J$ R' a( |) k# c的熔化和送进速度必须保持平衡,则有
% j/ ^0 T9 j& }, R
% G4 a' D' y4 ?) \3 C附件下载：

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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