基于压电执行器的GMAW熔滴过渡控制

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熔化极气体保护焊(Gas Metal Arc Welding)是一种利用焊丝与工件间产生的电弧作热源熔化焊丝与母材的焊接方法。焊接过程中,熔化的焊丝、电弧、母材形成的熔池及焊接区域在特定的气体保护下,使其免受周围空气的氧化作用。作为一种高效的焊接工艺,具有成本低、焊缝美观、环境污染小、便于自动化应用等优点,已广泛的应用于现代自动化工业生产。  GMAW焊接过程熔滴飞溅大,焊接过程不够稳定,焊接参数调整困难,限制了其焊接工艺的进一步推广应用。熔滴过渡过程直接影响GMAW焊接质量,由于焊接规范的不同,熔滴存在多种过渡模式,目前国内外的熔滴过渡控制方法的研究主要从焊接电弧的电流和电压入手,针对特定的熔滴过渡模式,间接改变熔滴过渡过程减小飞溅,或通过对弧压的控制保证焊接过程的稳定,无法适应不同工艺参数的要求。在分析熔化极气体保护焊接工艺特性的基础上,本文提出了以机械力改变熔滴受力平衡使熔滴发生过渡,实现可控的熔滴过渡过程。在焊接中熔滴长到一定程度,利用压电陶瓷快速响应夹住焊丝使其停止,并有另一个压电陶瓷动作使其回抽,此过程送丝机仍在等速送丝,送丝软管内将有一定的焊丝余量,当夹紧焊丝结束时,余量焊丝速释放将有一个加速过程,释放结束焊丝瞬间减速,熔滴将在惯性力作用下脱离焊丝实现过渡,通过控制焊丝回抽频率调节过渡时的熔滴尺寸。  基于设计熔滴过渡控制方案特点,设计了以压电执行器为核心焊丝回抽控制机构,开发了一套以DSP为核心的控制系统,完成了熔化极气体保护焊熔滴过渡控制系统的硬件电路设计和软件设计。实现了可靠的熔滴过渡控制过程,现场焊接试验结果表明,系统实现了可靠的熔滴过渡控制过程,较好地解决了焊接过程飞溅大和熔滴过渡无规律现象,保证焊缝成形和焊接质量,使GMAW焊工艺性能得到很大的提高,具有重要的应用价值。
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