基于能量平衡的CO2焊短路过渡Simulink仿真

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短路过渡作为CO2焊的重要过渡方式之一,常常应用于低碳钢和低合金钢的薄板焊接中。但是,CO2焊存在飞溅大、焊缝成形差等缺点,通过试验研究不同参数对焊接过程的影响,需要较大的人力、物力和较长的试验周期,有些参数的影响很难甚至不能通过试验验证。通过计算机仿真建模,探索熔滴短路过渡动态过程的机理,是目前CO2焊研究的一个重要分支。该方法可以较为便利的探究不同回路参数对焊接过程的影响,从而优化焊接工艺参数。本文采用MATLAB/Simulink,通过焊接电源系统回路模型,考虑了焊丝端部的热焓变化,以及熔滴的能量平衡,提出并建立了较为精确的CO2焊短路过渡动态过程仿真模型,并仿真了不同焊接回路参数(回路电感、熔滴热焓、金属蒸汽的蒸发系数、阴极和阳极电压之和、阳极等效电压、导电嘴与工件表面距离等)对焊接过程的影响,并分析了产生相应影响的原因,为试验中选取合适的焊接参数提供了理论依据。在分析焊接回路参数影响和选择合适的回路参数基础上,探究了焊接参数匹配和不匹配时(电源给定电压20V,送丝速度分别为2.0m/min、3.0m/min和4.2m/min时;送丝速度3.0m/min,电源给定电压分别为19V,20V和22V时)电信号波形变化趋势以及多个特征参数(如峰值电流、谷值电流、短路时间、燃弧时间等)与实际的对比情况,表明该模型在匹配和不匹配时,基本能全面与实际相符合。进而为短路过渡焊接工艺的选取提供了借鉴,以及为其他的熔滴过渡方式建模奠定了基础。
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