关于受控脉冲穿孔等离子弧焊接控制系统

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1、学兔兔www.xuetutu.com第46卷第6期机械工程学报VO1．46NO．62010年3月JoURNALoFMECHANICALENGINEERINGMar．2010DoI：l0．3901，JTE．2010．O6．093受控脉冲穿孑L等离子弧焊接控制系统木贾传宝武传松张裕明2(1．山东大学材料连接技术研究所济南250061；2．肯塔基大学制造研究中心列克星顿KY40501美国)摘要：穿孔等离子弧焊接过程中存在的一些问题制约了该工艺在现代工业中的推广和应用，如焊接工艺合理参数区间窄，可调裕度小，导致焊接过程中小孔

2、的稳定性较差等。熔池的小孔行为是直接影响焊接过程稳定性和接头质量的关键因素，为拓展合理工艺参数范围，提高焊接过程稳定性和焊缝质量，研制出受控脉冲穿孔等离子弧焊接控制系统。基于简易测试装置，实时采集焊接过程中的尾焰电压信号，可靠描述焊缝熔池穿孔与否以及小孔尺寸；采用受控脉冲穿孔的控制策略，适时调整峰值电流和基值电流的作用时间，使得小孔一直处于“准稳态”。实现“一脉一孔”，但脉冲时间和基值电流并不固定，取决于每个脉冲过程小孔的建立时间和存在时间；保证穿孔，使小孔尺寸在预定值附近波动，并防止烧穿的发生；大幅拓展穿孔等离子弧

3、焊接合理工艺参数区间。工艺试验结果表明，当工件散热条件和厚度发生变化时，控制系统能够迅速做出调节，运行稳定可靠，控制效果显著。关键词：受控脉冲穿孔等离子弧焊接尾焰电压小孔控制系统中图分类号：TG444DevelopmentofControlledPulseKey—holingSystemforPlasmaArcWeldingJIAChuanbaoWUChuansongZHANGYuming(1．InstituteforMaterialsJoining，ShandongUniversity,Jinan250061；2．

4、CenterforManufacturing，UniversityofKentucky,LexingtonKY40501，USA)Abstract：Narrowapplicablerangesandlowadjustabilityofprocessparametersofkeyholeplasmaarcweldingresultinpoorstabilityofthekeyholeandlimitthewideapplicationofthisweldingmethod．Thekeyholebehaviordeter

5、minesthestabilityoftheweldingprocessesandthefinalqualityoftheweldjoints．Therefore，asystemofcontrolledpulsekey—holinginplasmaarcweldingisdevelopedtoexpandtheparameterrangesandimprovetheweldingquality．Basedonsimpledetectingdevice，efiuxplasmavoltagesignalismeasure

6、dinreal-timeduringtheweldingprocess，whichisemployedtodeterminewhetherakeyholeisformedornotandtodescribethekeyholedimension．Acontrolstrategytermedascontrolledpulsekey—holingisusedtoadjustthedurationofpeakandbasecurrentintime，thusthekeyholeiskeptinquasi—steadysta

7、te．Onekeyholeperpulseisachievedwhilethedurationofbothpeakandbasecurrentsisnotconstant．Key—holingisensured，thekeyholedimensiononlyfluctuatesaroundthepresetvalue，andburn—throughisavoided．Theusablerangesofweldingprocessparametersarewidenedsignificantly．PlasmaarCwe

8、ldingexperimentsshowthatthecontrolsystemCanmakepromptadjustmentswhenthermallossconditionsandwork-piecethicknessarechangedSOthatitrllnssteadilyandreliablyandhasmarkedcontrole