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电阻点焊焊接过程中,焊接电流通常达到几千至几万安培,而每一个焊接循环焊接电流都在不断变化,因此在焊接回路周围产生强烈的时变电磁场。研究表明长期暴露在电磁环境下,电磁环境对人体产生累积效应,对人体产生不利影响。目前,国家标准委员会正致力于制定适合我国国情的焊接电磁环境标准,预防和减少该类电磁场对操作及相关人员的危害。
本课题结合电磁场基本理论,设计了适合于点焊焊接电磁场的测量系统,并采用建模仿真的方式模拟点焊电磁场空间分布。本课题设计的时变磁场测量系统由上下位机构成,下位机选用美国国家仪器公司的USB-6251产品,配合自制的磁场传感器,完成对磁场信号的多路、多点采集;上位机为通用PC机,利用NI公司虚拟仪器等完成对采集到的数据进行滤波及时域、频域显示、保存等功能。磁场建模仿真采用ANSYS电磁场有限元分析软件,结合点焊参数对焊接过程电磁场进行建模仿真。根据焊接电磁场的研究意义,建模仿真采用焊接电流频谱信息进行谐波分析在课题研究过程中,针对不同类型的交流点焊机、直流点焊机进行测量与建模仿真,对所得测量值和模拟值综合分析,总结得到点焊电极周围电磁场分布的基本特点。
本课题重点在于磁场测量的设计,该系统可以实现点焊过程电磁场的同步分析,通过一系列的测量试验与仿真结果的对比,初步证实了自制磁场传感器在测量点焊电磁场方面的可行性;所建立的磁场测试系统具有软硬件结合的特点,重复性较好,随着焊接电磁场研究的进一步深入,本测试系统的优势也将进一步发挥。