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氩弧焊磁控电源研制及工艺试验

作　者: 焦方龙
导　师: 常云龙
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 氩弧焊磁控电源 同步电路 纵向磁场 熔滴过渡
分类号: TG444
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


氩弧焊在焊接领域中应用的较为广泛,为了提高焊接质量及焊接生产率,人们在焊接过程中引入磁场,利用磁场来改善焊焊缝组织,改善一次结晶,细化晶粒,提高焊接质量。本文应用逆变技术研制了一种新型的氩弧焊磁控电源,能够使激磁电流与焊接电流在一定程度上达到匹配,输出间歇交变的方波脉冲,且具有体积小、重量轻、电路简单、调节方便等特点。本文对氩弧焊磁控电源的同步电路、脉冲发生电路、放电电路等进行了设计,并对反馈电路、保护电路进行了改进。所设计的同步电路涉及元器件数量少,实现起来非常方便,同时设计的放电电路可以将线圈中的能量完全释放,从而解决因线圈过热导致设备受损的问题。本文还对氩弧焊磁控电源进行了调试,给出了测试的波形。试验表明,所设计的氩弧焊磁控电源能够输出与焊接电流相匹配的激磁电流交变方波脉冲波形,同时可以连续稳定工作,满足了焊接试验的需求。课题还设计了磁头结构,并对其进行磁场分布的模拟,在不改变激磁线圈结构的情况下,分析了焊接材料对磁场分布的影响。将所研制的磁控电源对MIG焊焊接过程施加同步磁场,利用高速摄像技术研究同步磁场对焊接电弧及熔滴过渡运动特征的影响,并比较有无磁场两种情况下母材的焊缝成形及焊缝区组织。结果表明：外加同步磁场作用下能够实现熔滴的顺利过渡,获得稳定的熔滴过渡形式；焊缝表面成形良好、焊缝组织得到有效的细化。同时也进一步验证了所研制的氩弧焊磁控电源的实用性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-23
  1.1 课题研究的背景  11-13
  1.2 焊接磁场控制技术简介  13-14
  1.3 脉冲MIG焊  14-19
    1.3.1 脉冲MIG焊原理  14-15
    1.3.2 脉冲MIG焊熔滴过渡控制  15-16
    1.3.3 脉冲MIG焊接参数选择  16-18
    1.3.4 脉冲熔化极氩弧焊的工艺特点  18-19
  1.4 熔化极氩弧焊熔滴过渡方式的控制  19-22
    1.4.1 CMT冷金属过渡技术控制  19-20
    1.4.2 脉冲MIG焊中值波形控制  20-21
    1.4.3 协同与闭环控制结合  21
    1.4.4 自适应模糊控制系统  21
    1.4.5 其他熔滴过渡控制方法  21-22
  1.5 课题的研究方法及内容  22-23
第二章 氩弧焊磁控电路设计  23-38
  2.1 氩弧焊磁控电源主电路  23-24
  2.2 氩弧焊磁控同步电路及原理分析  24-27
    2.2.1 氩弧焊磁控同步电路设计  24-26
    2.2.2 氩弧焊磁控同步电路原理  26-27
  2.3 频率可调方波发生电路  27-30
    2.3.1 脉冲方波发生电路  27-28
    2.3.2 分频电路  28-29
    2.3.3 峰值检测电路  29-30
  2.4 变压器的设计  30-31
    2.4.1 高频变压器  30-31
    2.4.2 工频变压器  31
  2.5 氩弧焊磁控电源控制电路  31-37
    2.5.1 软启动电路  31-32
    2.5.2 放电电路  32-33
    2.5.3 电流反馈电路的设计  33-34
    2.5.4 外特性控制电路  34-35
    2.5.5 保护电路  35-37
  2.6 电路实物图  37-38
第三章 磁头结构设计及磁场分布分析  38-45
  3.1 磁头的结构设计  38-42
    3.1.1 磁头设计的特点  38-39
    3.1.2 激磁线圈的设计  39
    3.1.3 线圈匝数计算  39-41
    3.1.4 激磁线圈构造  41-42
  3.2 磁场分布的有限元分析  42-45
    3.2.1 母材材料对磁场分布的影响  42
    3.2.2 磁芯截面积对磁场分布及大小的影响  42-45
第四章 氩弧焊磁控电源系统调试  45-49
  4.1 电路板无联接调试  45-47
    4.1.1 控制驱动板的调试  45-47
    4.1.2 保护电路的检测  47
  4.2 电路板联接调试  47-49
    4.2.1 交流空载输出波形的测试  48
    4.2.2 负载两端波形的测试  48-49
第五章 实验设备及方法  49-55
  5.1 焊接试验设备  49-51
    5.1.1 焊接电源  49-50
    5.1.2 送丝机构  50-51
    5.1.3 焊接平台  51
  5.2 高速摄像背光光源的选用及其光路  51-54
  5.3 实验方法  54-55
第六章 焊接工艺试验及结果分析  55-64
  6.1 焊接工艺试验系统机理图  55
  6.2 外加同步磁场对电弧及熔滴的影响  55-62
    6.2.1 外加同步磁场对电弧的影响  55-58
    6.2.2 外加同步磁场对熔滴的影响  58-62
  6.3 外加同步磁场对焊缝的影响  62-64
    6.3.1 对焊缝外观的影响  62
    6.3.2 对焊缝组织的影响  62-63
    6.3.3 试验结果分析  63-64
第七章 结论  64-65
参考文献  65-67
在学研究成果  67-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 电弧焊
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