高頻微束等離子弧焊機(jī)控制系統(tǒng)及工藝研究.pdf

1、人們通常將焊接電流在30A以下的等離子弧焊接稱為微束等離子弧焊接,具有電弧拘束度高、能量密度高、電弧穩(wěn)定性好等特點(diǎn),特別適用于超細(xì)超薄結(jié)構(gòu)件的焊接?，F(xiàn)在微束等離子弧焊已經(jīng)廣泛的用于焊接不銹鋼、銅、鈦、鎢等各種材料,在電子工業(yè)、儀器儀表、航空航天等領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛地應(yīng)用。國外對(duì)微束等離子弧焊的研究起步較早,1965年瑞士的一家公司即已研究了直流正極性電弧的微束等離子弧焊接方法,之后法國、美國等國家也相繼展開研究。目前,法國、德國生產(chǎn)的微束等

2、離子弧焊機(jī)其電流最小可以控制到0.05A,可焊接0.01mm的超薄板。國內(nèi)的相關(guān)研究是從70年代開始,經(jīng)近40年的研究現(xiàn)已取得一些成績,但與國外的技術(shù)水平仍有一定差距。
　　本文主要對(duì)微束等離子弧焊機(jī)的控制系統(tǒng)和工藝實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究,研究內(nèi)容主要包含模擬控制系統(tǒng)、數(shù)字控制系統(tǒng)、超小電流穩(wěn)定輸出和工藝實(shí)驗(yàn)四個(gè)方面。
　　本文從P-MPAW主弧逆變電源控制系統(tǒng)、P-MPAW主弧逆變電源控制與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、P-MPAW維弧控制系統(tǒng)三部分

3、進(jìn)行了微束等離子弧焊機(jī)模擬控制系統(tǒng)的研究。進(jìn)行了各部分電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試分析,最終得到了符合設(shè)計(jì)要求的微束等離子弧焊機(jī)模擬控制系統(tǒng)。之后,進(jìn)行了微束等離子弧焊機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的研究,從硬件電氣原理、軟件實(shí)現(xiàn)原理、試驗(yàn)調(diào)試、操作流程四個(gè)方面展開。完成的高頻微束等離子焊機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化技術(shù),并且可實(shí)現(xiàn)直流和脈沖電流兩種電流類型以及多種焊接參數(shù)、焊接功能可調(diào)。
　　對(duì)高頻微束等離子弧焊超小電流輸出的特殊技術(shù)研究是從焊接電源、焊槍結(jié)構(gòu)

4、、高頻脈沖三個(gè)方面展開。研究中電弧電源由主弧電源和小弧電源兩部分組成,解決了電源輸出的焊接電流范圍較大(最大電流是最小電流的375倍),單純的采用脈寬調(diào)制很難實(shí)現(xiàn)精確控制的問題。研究中發(fā)現(xiàn),焊槍噴嘴直徑對(duì)電弧的穩(wěn)定燃燒最大臨界弧長和起弧難度有很大影響,隨著噴嘴直徑的增加,電弧的穩(wěn)定燃燒最大臨界弧長增加,但是電弧的起弧難度增大。脈沖焊接電流對(duì)提高電弧的拘束度和穩(wěn)定性有重要影響,脈沖焊接電流將會(huì)導(dǎo)致帶電離子徑向分布的變化,增大了弧柱區(qū)的電弧

5、壓力,從而提高電弧的挺度和能量密度,增大了電弧的穩(wěn)定性。
　　研究中焊接工藝部分的進(jìn)行了高頻微束等離子弧焊焊接超薄超細(xì)材料的實(shí)驗(yàn),成功進(jìn)行了絲徑0.2mm的不銹鋼篩網(wǎng)和厚度0.05mm的鈦箔的焊接。在此基礎(chǔ)上,研究了微束等離子弧焊的工藝規(guī)律,分析了各工藝參數(shù)對(duì)各種超薄超細(xì)材料焊接質(zhì)量的影響,此外還對(duì)焊接中缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。本文對(duì)微束等離子弧焊工藝的研究為微束等離子弧焊在超細(xì)超薄材料領(lǐng)域的應(yīng)用提供指導(dǎo)