铝合金焊接技术及电弧焊在增材制造中的应用是当前高效制造领域的研究热点,要得到力学性能优异的增材构件,需要可靠的焊接电流波形控制技术和较成熟的焊接工艺。本论文在铝合金焊接电源软硬件系统设计的基础上,引入蚁群优化智能控制算法,实现焊接电流波形的快速精确控制;通过焊接电弧动态性能的定量评定分析,优化铝合金焊接电流波形参数,研究铝合金增材制造的质量控制问题。论文主要完成如下工作:(1)研究了适合铝合金焊接特点的数字化弧焊电源。设计铝合金电源系统总体结构方案,分别对主电路、DSP控制电路、IGBT驱动电路、送丝电路、保护电路、全桥逆变电路等进行分析,并采用移相软开关控制技术,有效地减小了逆变器的开关损耗。建立MATLAB/Simulink模型,对焊接电源系统进行仿真分析,验证了硬件电路的可靠性。(2)研究了基于蚁群算法的铝合金双脉冲MIG焊电流波形的PID优化控制。分析焊接电流常规PID控制存在的问题,引入蚁群优化控制算法,实现PID参数的优化控制。建立了铝合金双脉冲MIG焊电流波形的MATLAB/Simulink模型,仿真及工艺试验结果表明:蚁群优化PID控制使得焊接电流波形调节时间相对于常规PID控制缩短了一半,且所得焊缝的抗拉强度比常规PID控制的焊缝的抗拉强度提高16.4%。(3)研究了焊接电源的监控系统和焊接电信号小波分析评定系统。以嵌入式控制芯片STM32F103C4为核心设计了人机交互系统;采用Zig Bee通信技术,设计了焊接电源的监控终端平台;研究了基于小波变换的焊接电弧动态电信号分析系统,在对焊接过程电信号进行小波滤波的基础上,根据焊接电流概率密度、弧焊电压概率密度和焊接线能量对电弧动态性能进行定量分析评定。(4)研究了铝合金双脉冲焊接工艺及在增材制造中的应用。采用双脉冲矩形波和梯形波调制方法,研究基值电流和低频调制频率对铝合金焊接的影响规律。结果表明:强弱脉冲基值电流之差为38 A、低频调制频率为5 Hz时,电弧最稳定且焊缝拉伸性能最优;将焊接优化的电流波形参数应用在铝合金增材制造试验中,进行层间冷却时间为10s、50 s和90 s的三组试验,并对比两种波形调制方法的增材试件成型质量。结果表明:层间冷却时间的增加有利于增材试件力学性能的提高,且梯形波调制所得增材试件的力学性能更优。