材料成型设备第六章 焊接设备与铸造设备计算机控制课件.ppt

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1、第七章焊接设备与铸造设备计算机控制技术7.1弧焊电源7.1.1弧焊电源的分类、特点和用途7.1.2弧焊电源外特性的种类7.1.3晶闸管式弧焊整流器7.1.4晶闸管式弧焊整流器7.2弧焊电源计算机控制技术7.2.1微机控制弧焊电源7.2.2数字化弧焊电源7.3焊接机器人7.3.1机器人基础7.3.2弧焊机器人7.4管道全位置焊接硬轨机器人计算机控制系统设计7.4.1控制系统总体方案的选择7.4.2主机计算机控制系统设计7.4.3各从机控制功能设计7.4.4计算机间的通讯系统设计7.4.5全位置脉冲TIG焊

2、弧压传感弧长调节系统设计7.4.6基于图像传感二维跟踪控制系统设计7.5铸造设备计算机控制技术7.5.1差压铸造系统7.5.2差压铸造控制原理及控制系统的构成7.5.3开关量的输入输出与光电隔离7.5.4调节算法及软件程序目录第七章焊接与铸造设备及其计算机控制技术本章主要对焊接设备中弧焊电源、焊接机器人和差压铸造加以论述，在此基础上着重介绍计算机控制弧焊电源、数字化电源，管道专用焊接机器人和差压铸造设备计算机控制技术。7.1弧焊电源本世纪20年代人们将电弧用于金属焊接以来，弧焊电源的发展大致经历了交流弧

3、焊变压器、直流弧焊发电机、整流弧焊电源和逆变弧焊电源等几个阶段。这些阶段虽然在时间上有交叉，但各个阶段都有其鲜明的技术特征。交流弧焊变压器是最早采用的弧焊电源之一。它通过变压器将电网电压降至适合弧焊的电压，直接用于电弧焊。这种弧焊电源的特点是结构简单、便于制造、易于维修、价格低廉。它的局限性是：电弧不稳定、体积大、浪费材料，功耗大。交流弧焊变压器目前仍应用广泛，运用于手工弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊等。直流弧焊发电机也是应用较早的弧焊电源，它通过直流发电机以直流电的形式为电弧提供能量。这种弧焊电源耗能多、费

4、材料、体积大、噪声大、难于维修、制造复杂，动态特性不好。直流弧焊发电机虽然在历史上起过重要的作用，但目前已处在被淘汰之列。目前只有少量以柴油(汽油)机为原动机的直流弧焊发电机用于边远少电的地区。整流弧焊电源是出现于本世纪40年代，它将电网电压无经过变压器降至适合电弧焊的电压，然后经过整流器将交流整流成直流，并为电弧提供能量进行焊接，这类弧焊电源的特点是易于制造、易于维修、节省材料、效率较高，控制特性较好、噪声小。特别是大功率的晶阐管(SCR)的出现和引入，晶阐管整流弧焊电源由于具有良好的可控性和动态特性

5、，立即在直流弧焊电源中脱颖而出。这类弧焊电源在各国都有重要地位，我国也正在推广和普及。整流弧焊电源虽然具有这些优点，但是它仍然工作在工频，不论在材料消耗、电能损耗、体积、重量等都有待于提高和改进。逆变弧焊电源是随着电力电子技术发展，随着大功率、可控、快速开关器件的出现而出现的。它的工作原理是先将电网电压整流成直流，然后逆变成中频或高频交流电，通过中频(高频)变压器，获得适合电弧焊的电压，在此之后有三种选择：一是直接提供交流弧焊所需的能量；二是再经过整流，将中频(高频)交流变为直流，提供直流焊所需的能量；

6、三是经过整流后再逆变成方波交流用于焊接。逆变弧焊电源具有良好的性能：工作频率高，铜、铁损耗大大减少，体积、重量显著下降，功率因数高(可达99%)，效率高(可达80%-90%），控制特性大为改善，因此逆变弧焊电源将成为弧焊电源发展的趋势。在其出现后的短短十几年内，已成为工业发达国家的主导弧焊电源产品．本节主要以应用比较普遍的弧焊整流器为例，对弧焊电源组成、主电路构成、触发电路特点和外特性的控制原理分别加以叙述,使读者对弧焊电源模拟控制有基本了解，在第八章将对弧焊电源计算机控制技术及数字化加以介绍，使读者对

7、弧焊电源整体有全面了解。7.1.1弧焊电源的分类、特点和用途（1）弧焊变压器它把网路电压的交流电变成适宜于弧焊的低压交流电，由主变压器及所需的调节部分和指示装置等组成。它具有结构简单、易造易修、成本低、效率高等优点，但其电流波形为正弦波，电弧稳定性较差、功率因数低，一般应用于手弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊等方法。（2）矩形波交流弧焊电源它采用半导体控制技术来获得矩形波交流电流，其电弧稳定性好，可调参数多，功率因数高。它除了用于交流钨极氩弧焊（TIG）外，还可用于埋弧焊，甚至可代替直流弧焊电源用于碱性焊条手弧

8、焊。（3）直流弧焊发电机一般由特种直流发电机和获得所需外特性的调节装置等组成。它的缺点空载损耗较大、效率低、噪声大、造价高、维修难；优点是过载能力强、输出脉动小、可用作各种弧焊方法的电源，也可由柴油机驱动用于没有电源的野外施工。（4）弧焊逆变器它把单相（或三相）交流电经整流后，由逆变器转变为几百至几万赫兹的中频交流电，经降压后输出交流或直流电。整个过程由电子电路控制，使电源具有符合需要的外特性和动特性。它具有高效节电、质量轻、体积小、功率因