全数字交流短路过渡焊接系统及低热输入研究

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1、北京工业大学博士学位论文全数字交流短路过渡焊接系统及低热输入研究姓名：古金茂申请学位级别：博士专业：机械电子工程指导教师：殷树言;黄鹏飞20090401北京工业大学T学博}：学位论文为了适应交流短路过渡焊接方法，焊接过程采用了全新的波形控制方案。在短路阶段采用多曲率波形控制，完美实现焊接电流上升曲率的控制，降低焊接过程的飞溅；燃弧时期的EN阶段采用恒流控制，保证了电流稳定；在燃弧的EP阶段，采用多阶梯电压控制，通过电弧的自调节作用实现焊接弧长控制。论文针对所提出的本周期交流短路过渡焊接方法，采用双闭环控制原理，并配合变参数数字PI算法，成功实现焊接过程不同焊接状态的稳定、快速控制。通过合理设

2、计相关程序，保证焊接极性转变过程中的时序要求，以及实现焊接过程中的引弧、焊接过程控制、断弧处理以及高压稳弧等相关过程的处理功能。由于所采用的本周期交流短路过渡焊接方法在一个周期中存在两次电流过零的时刻，因此如何保证过零时刻电弧的再引燃是实现焊接过程能够稳定进行的关键所在。本文通过施加高压稳弧脉冲的方法成功解决了再引燃的问题。并且，为了更好地了解所施加高压稳弧脉冲对过零电流再引燃情况的影响，通过改变稳弧电压的幅值、脉冲宽度、施加时刻、过零前电流大小等条件进行了相关研究，得出了电弧过零稳定的规律，并确定最终高压稳弧方案。为了对论文所提出的理论和公式进行验证，本文进行了大量的试验研究。试验结果证明

3、本周期交流短路焊接方法是一种低热输入的焊接方法。同时论文还针对该方法焊接过程中各种参数大小对能量分配的实际影响作用进行相关试验研究，并得出相应了的规律。通过实际焊接过程中所测得的电流、电压波形、数值、焊缝成形、高速摄像等不同角度，对其进行论证，进一步证实了理论分析结果。关键词C02焊接；短路过渡；交流；低热输入；薄板AbStractAbstractWeldingisasetfunctionmanufacturingtechnologyandmakesthematerialsforpermanentconnection．Withtherapiddevelopmentofeconomy，theg

4、lobalcompetitivenessofmanufacturingisgrowingup，especiallyinautomotive，containerandetc．，moreandmoresheetthinplateareused，SOlow—energyrequirementisputupfortheweldingofthinplates．Inordertoadapttothisrisingdemand，theshort-circuitarcweldingaslow—costandlow·energygotattention,andCanbetriedtomakemorereaso

5、nable．However，thismethodisstillinearlystageofdevelopment，ithasfewinformationcanbefoundathomeandabroad．Therefore，itishardandimportanttostudytheprincipleofcontrolACshort-circuittransferandenergydistribution，tobringupallidealcontrolschemeandbuildupaweldingsystem．InordertomeettheprocessrequirementofACs

6、hort—circuitarCwelding，thesystemforweldingthinplatesbasedonDSPandCPLDwasdesignedandinvestigated．Theentireweldingsystemincludedmaincircuit，controlcircuitandwirefeedsystem．Themaincircuitwasusedoftwoinvertersandhigh—voltagefull-bridgearCstabilitycircuittore·ignitingthearc．Thecontrolcircuitwastoachieve

7、byDSP(TMS320F2812)andCPLD(EPM7192S)，allsequentialcontrolandmanycorecomputinginthesystemwerecontrolledbyDSP，whileCPLDwastotransmitanddistributethesignalsfromtheDSPtoexternalparts，aswellasimplementlevelcompat