基于GMAW引弧过程的仿真与分析研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要焊接过程的数学模型化是实现焊接过程高水平数字化过程控制的基础。本文首先对GMAW系统进行了分析，从焊接电源、焊接电流的产生和焊丝熔化的原理分析入手，建立了GMAW系统的数学模型。进一步基于GMAW引弧过程存在的特点，采用目前国际控制领域内应用最广的MATLAB软件，分别建立电源一电弧系统仿真模型、电弧非线性负载仿真模型和确定电弧长度仿真模型，由上述三个仿真模型建立GMAW引弧过程的仿真模型。在电弧非线性负载系统中，考虑了引弧过程中电弧导电性能随焊接热量的变化关系，即在引弧初期由于焊接热

2、不足，而使电弧的导电性能受到了限制，随着焊接热的累计，电弧的导电性能逐渐得到改善，最终达到稳定;在确定电弧长度的系统中考虑了熔滴过渡模型，在熔滴过渡模型中熔滴是以球形附着在焊丝端部的方式来处理的。该仿真模型以组合图形方式，直观、有效地表征了各环节的特性。通过系统仿真定性地研究了GMAW引弧过程，得出了各焊接参数的仿真数值和变化趋势图。即电弧长度随焊接电压及送丝速度变化，焊接电流稳定时间随焊接电源回路电感变化。针对改善引弧的途径进行了仿真分析，得出慢送丝和高压能缩短引弧时间，有效地改善引弧性能。计算机仿真结果与实际焊接过

3、程动态变化参数基本相符，从而为更好的揭示GMAA引弧过程的内在规律，有利于更好的理解GMAW引弧过程。关键词GMAW;引弧过程;仿真模型;熔滴过渡哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractMathematicsmodelingofweldingprocessisthebaseofprocesscontroltorealizehighlyleveldigitizationofweldingprocess.Firstly,theGMAWsystemwasdeeplyanalyzedinthispaper.Themath

4、ematicmodelofGMAWsystemwasdevelopedfromthegenerationoftheweldingpowersupplyandweldingcurrentandtheanalysis了theweldingwiremeltmechanism.Furthermore,basedonthecharacteristicsofinitiationprocessofGMAWthepowersupplyandarcsystemsimulationmodel,thearcnonlinearloadsimu

5、lationmodelandthearclengthsimulationmodelwereestablished.ThenthesimulationmodefortheinitiationprocessofGMAWisdevelopedwithabovethreesimulationmodelsbytheMATLABsoftwarewhichisusedwidelybytheinternationalcontrolfield.Itisconsideredthattheresistivityofweldingarcisc

6、hangingwiththequantityofheatduringtheinitiationprocessofGMAWandthereistransfermodel.Inthetransfermodel,themoltendropisconsideredasmetalglobewhichatachedatthewiretip.ThesimulationmodedirectlyandefficientlyindicatesthefeaturesofthedynamicprocessofGMAWbymeansofvisu

7、almodelinggraph.TheinitiationprocessofGMAWisstudied妙thesystemsimulationquanlitativeanalysis.Thesimulationvalueandvariabletrendgraphofweldingparametersareobtained.Namely,thearclengthchangedwiththeweldingvoltageandwirefeedspeed,thestabilizationtimeofweldingcurrent

8、changedwiththeweldingpowersupplycircuitinductance.Aimedattheapproachforimprovingtheinitiationanddrawanconclusionthatslowwirefeedspeedandhighvoltagecanshorttheinitiati