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CO<,2>气体保护焊具有高效、低氢、低成本、变形小等优点,广泛应用于低碳钢、低合金钢的中、薄板的全位置焊接,是一种易于实现自动化的焊接方法,但是存在飞溅大和焊缝成形欠佳两大缺点。针对这两个问题,本课题在广东省自然科学基金(项目编号:04020100)的支持下,结合数字化控制技术和波形控制技术,研制了一套基于PIC单片机的波控CO<,2>焊逆变电源系统,并对其进行电路调试和工艺试验。
论文首先在对短路过渡过程的机理进行深入研究后,总结CO<,2>焊的波形控制特点和思路,设计了波形控制方案:根据CO<,2>焊短路过渡过程的特点,分别在短路阶段和燃弧阶段对电流波形进行精确控制。
本研究采用IGBT全桥主电路拓扑结构,改进了CO<,2>焊逆变电源的主电路。根据波控法对控制速度和精度的要求,选用PICl6F877A单片机为核心,设计了CO<,2>焊逆变电源的软、硬件控制系统,包括单片机控制电路、驱动电路、送丝电路以及相应的控制程序,实现了波控CO<,2>焊的数字化控制。在分析干扰源的基础上,进行了软、硬件两方面的抗干扰设计。通过建立测试平台对该系统进行全面的性能测试,结果表明所设计的系统具有运行速度快及抗干扰能力强等优点。
建立了波控CO<,2>焊工艺的实验平台,通过大量的工艺实验,利用自行研制的焊接电弧动态小波分析仪,对主要波控参数在焊接过程中的影响规律进行了分析研究,并选择了合适的波控参数;然后通过正交实验,利用焊接过程电流电压波形图、输入能量波形图、U-I图、焊接电流电压概率密度(PDD)图和焊缝照片,对比分析不同焊接规范的焊接效果,从而优化了焊接工艺参数。试验结果表明:研制的CO<,2>焊逆变电源能够很好地实现波形控制,较大程度地降低了飞溅,改善了焊缝成形和过程稳定性,实现了综合工艺性能较佳的焊接效果;该方法还扩大了焊接规范匹配区间,提高了系统抗干扰能力。因此,本课题研究内容具有先进性和实用性。