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
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
; B' n. s: M9 ?+ ]8 P# @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
: @( C7 k9 C2 D$ Z* k- i良好的焊接工艺性能。
/ t* p/ G* q$ a" m, F$ C7 G0 t. M  }
关键词:电压-电流模式;单片机;熔化极脉冲焊

- ?9 p+ I" Z7 B! e$ [0 L8 P, Z0序言
) ^/ x3 f/ v+ t) C! a: ~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
4 `, z% n1 P" [! Z" N2 `锅炉、压力容器制造、航空航天等行业的应用具有重
9 f. [, T/ v$ n: ~: R: d" W6 c要意义。PMAG焊在很多发达国揭得到了广泛的应
用。国内的科研工作人员在20世纪80年代就开始
$ D' U& M8 L" g6 g! J9 `: f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
. I) u- l0 c& e焊接过程中保持脉冲峰值电流和基值电流恒定不变,
" ?- {: x$ z* j9 A2 l' @8 o( }4 r/ n采样电弧电压表征弧长，通过压频转换的方式改变脉
' G0 a6 r4 c' ^+ A冲电流频率,从而改变焊丝熔化速度实现弧长自身调
' A( o, H) V: n/ t# V4 m1 f/ `节。1-1模式脉冲焊的弧长稳定性和压频转换的动
$ S7 ?1 d& F/ N0 D! [: V1 Y' z态性能有直接关系,在大电流焊接时由于脉冲周期很
& C4 H- L1 w8 ]/ e1 L1 ?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
* A+ I3 i$ ~  U" V" M& v( K了良好的工艺效果。U- I控制方式(峰值电压控制，
% _) h! f) {( o; a基值电流控制)是在焊接过程中保证峰值电压U,和
5 I" N# C+ O* T" [1 l% B" ^* s# i基值电流I恒定,在给定的送丝速度条件下,在焊接
  R: u; Y/ F- ~' u+ }( S过程中保持脉冲频率不变。当电弧受到干扰时弧长
# f, F& L/ r8 J4 \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
5 X1 g$ |- v0 j9 G有优秀的动态响应性能,工艺效果良好,可以有效地
6 ~6 P- r! D5 D9 I: H提高焊接效率。U -1模式脉冲焊接工艺具有控制思
2 c; v$ {1 s) C: a0 m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
系统采用单片机控制,在同样的硬件支持下,通
1 z& V( h7 n6 f$ }: `+ R# g过改变控制软件,使脉冲参数自动适应焊接条件的
2 t  t4 g3 A; m. d; s( `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
7 B* j! [& }3 c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
3 [1 A; t! O# E7 c$ P# D/ J电路、电流和电压采样电路、保护电路、参数预置及
: L5 s0 N  h) S# X5 L. ~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
* v6 y$ t4 Z) ~, qICBT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。
- E$ |& e& g4 f- I6 }- r* ~2   脉冲参数对熔滴过渡影响规律
2.1
6 _+ S) q  E7 B9 T) l: o1 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
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