基于DSP控制的铝合金双脉冲焊机及其工艺研究

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1、华南理工大学硕士学位论文基于DSP控制的铝合金双脉冲焊机及其工艺研究姓名：陆晓明申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：薛家祥20090501摘要铝合金重量轻、比强度高、抗腐蚀性好，又便于回收再利用，近年来在汽车、高速列车、船舶等行业的应用越来越广泛，因此研究高效优质的铝合金焊接技术有重要意义。双脉冲焊，即低频调制脉冲焊是针对铝合金焊接的一种新工艺方法，本文结合ARM+DSP双机控制系统，在单脉冲焊稳定焊接的基础上研制出铝合金双脉冲焊全数字化控制系统，同时对双脉冲焊铝工艺进行了较为深入的研究，获得了美观的焊缝成形和优良的焊接质量。本研究采用IGBT有限双极性全桥软开关主电路拓扑

2、结构。设计了双脉冲铝合金焊机的硬件控制系统，包括面板电路、控制电路、驱动电路、送丝电路以及波形控制电路几个部分。通过建立测试平台对该系统进行了全面的性能测试，结果表明所设计的系统具有运行速度快及抗干扰能力强等优点。文中对控制系统的具体硬件和软件设计、人机交互系统的通讯功能进行了较为详细的设计分析。为了实现所设计的功能，对控制系统中最为关键的有限双极性驱动波形进行了测试实验，验证了本课题中的控制系统完全能够实现这种驱动。此外，还专门对人机交互系统的通讯功能进行了测试，证明了人机交互系统的功能可满足多参数设置和调节的要求。本文通过对强弱脉冲参数的实验，使所设计的全数字双脉冲铝合金焊机的控

3、制系统获得了一致性好的脉冲电流波形，稳定的焊接过程，且无回烧、顶丝现象发生(目前铝自动焊中常发生的现象)。同时，通过门限电压控制技术，使焊机具有良好的弧长控制作用，防止了飞溅的发生。由于强弱脉冲产生的熔池搅拌作用，有效地减小了气孔发生的几率，细化了晶粒，获得了美观的鱼鳞纹焊缝。文中对铝合金双脉冲焊机进行了较为全面的工艺试验，通过多脉冲参数的匹配实验以及对焊接电流电压波形和焊缝成形质量的分析，验证了本课题控制系统的优良性能。对焊缝截面、金相组织和焊缝硬度的分析，证明了铝合金双脉冲焊机较好的工艺性能。本文还设计了起弧电流波形，实验验证其可靠的起弧性能。通过对双脉冲工艺参数的优化实验，初步

4、建立了双脉冲工艺参数与送丝速度的关系，形成了简单的双脉冲焊铝专家系统。关键词：全数字控制；DSP；双脉冲；人机交互系统AbstractAluminumalloyisoflight，highstrength，anti—erodeandCanberecycled．Itisimportanttostudyaluminumalloyweldingtechniqueforitswideapplicationincal"high—speedtrainandship．Double—pulsedgasmetalarc(DPMIG)weldingisanewprocessforAluminumallo

5、ywelding，ithasbeenappliedaboardbecausebeautifulbeadappearancecanbegot，poreandcrackcanbeavoidedtogreatextentusingthismethodinaluminumalloywelding．OnthebaseofARM+DSPtechnique，fulldigitalcontrolsystemdesignofDPMIGisdevelopedonthebasisofMIGdesigninthisstudy,andDPMIGprocessisdeeperstudiedtoo．Slinkyw

6、eldshapingandexcellentweldingqualityareachieved．ThemaincircuitofarcweldinginverterisimprovedbyemployingthetopologyofIGBTfinitebothpositivefull-bridgesoft-switches．AccordingtotheconstraintconditionsofZVZCS，suitablecomponentsarechosen，thefinitebothpositivesoft-switchinghardwarecircuitisoptimizing

7、．ThehardwaresystemofPMIGpowersupplyisdesigned，includingthemaincontrolcircuit，HMI、thedrivecircuit，thewirefeedingcircuitandthewaveformcontrolcircuit．Acomprehensiveperformancetestingoftheweldingsystemiscarriedoutonatestplatform．There