脉冲MIG焊接方法具有在较大的电流调节范围内均能实现射滴过渡、焊接飞溅小、弧长短且电弧指向性好适合全位置焊接、焊接过程中热输入低等优点,在薄壁材料和热敏感材料焊接中得到了广泛的应用。随着焊机向数字方向发展,国外众多企业推出了带有双脉冲功能的MIG焊机,并通过数字化控制使焊机通过程序控制实现了多种焊接方法所需要的电源外特性,真正实现了焊机多功能化。本课题在国内外焊机研究的基础上,采用ARM芯片STM32F407作为控制核心,基于等速送丝和占空比调节稳定弧长的控制方法设计了一台脉冲MIG焊机,为探究焊接电流的其他波形控制技术和多种焊接功能的集成提供参考。本文首先对主电路的设计原理及相关器件的参数进行了分析,主电路主要包括输入整流滤波电路、逆变和降压电路、输出整流滤波电路部分,其中焊机的逆变电路选用了软开关全桥逆变结构,显著降低了主电路逆变过程中的开关损耗。其次本文介绍了基于ARM控制系统的软硬件设计。硬件电路主要包括ARM最小系统设计、电流电压采样电路、脉宽调制电路和IGBT驱动电路设计、人机交互系统设计、送气和送丝电路等部分。软件程序主要包括主控制程序、脉冲参数实现程序、参数设置与显示程序、恒流控制程序、弧长控制程序、故障保护程序等部分。相比传统单片机和DSP作为主控制芯片的控制系统,本文选用的主控制芯片STM32F407具有丰富的片上资源,控制电路只需要在最小系统基础上做简单的I/O扩展就能满足要求,显著降低了控制电路设计和调试难度,预留了充足的硬件资源用于控制系统改造升级,具有极高的性价比。最后对设计的脉冲MIG焊机进行了调试。焊机调试过程包括控制系统各功能独立测试、空载电压测试、焊机外特性测试、送丝测试和焊接工艺测试。脉冲MIG焊接工艺测试采用了手工焊接方式,手工焊接方法测试焊接过程弧长和电流稳定性更具代表性,焊接过程电流和弧长稳定、抗干扰能力强、熔滴过渡均匀且飞溅很小、参数选择合适时即使没有电弧摆动情况下也能获得均匀鱼鳞纹,焊机各项性能指标达到了设计目标。