单片机控制铝合金脉冲MIG焊接设备与工艺的研究推广.pdf

摘 要 摘 要 脉冲MIG焊是一种焊接质量较高的熔化焊方法，它的突出优点表现为:熔滴 处于受控状态下进行，因而均匀可靠，飞溅很少，焊缝成型美观;特别是这种焊 接方法可以采用很宽的电流调节范围，包括短路过渡到喷射过渡的所有电流区 域，既能焊接厚板，也能焊接薄板，焊接薄板时与短路过渡比较有熔透性好、变 形小、焊接效率高等特点;采用脉冲电流后，可采用较小的平均电流进行焊接， 平均电流比GMAW焊时的连续电流喷射过渡的临界电流低，因此母材的热输入量 低，焊接变形小，适用于全位置焊接;熔滴过渡过程可控性比较强。因此它在生 产上得到了重视，特别是自动焊焊接时对焊接质量和精度要求比较高的场合更是 如此。 弧长控制是焊接过程稳定的核心问题。对薄板铝焊而言，脉冲电流波形的精 确控制，弧长的及时调整及有效控制;防止 自动焊回烧、短路等现象的发生，是 获得稳定的焊接过程的关键。本文提出一种新的电弧控制思路，在脉冲电流后期， 即熔滴过渡前的瞬间采样电弧电压，然后提供一个表明弧长的信号，采用一定的 弧长控制算法使在弧长发生变化的当前脉冲周期就得到有效的控制，如果弧长变 短，脉冲频率增加，期间脉冲宽度保持不变，只减小基值电流宽度。实现了全电 流范围内对弧长的快速稳定调节，取得了良好的工艺效果。 实验证明，本文以TI公司的MSP430F449单片机为控制核心，设计开发的一 套脉冲MIG焊过程控制系统，不仅实现了焊接参数调节显示、焊接顺序控制、焊 接过程中等速送丝配合恒流特性的电源控制等。而且良好的弧长控制作用防止了 飞溅的发生，获得了稳定的焊接过程，无回烧、顶丝现象发生 (目前铝自动焊中 常发生的现象)。 关键词 单片机;脉冲MIG焊:弧长控制算法 Abstract Abstract ThepulseMIGweldingisahigh-efficiencyandhigh-qualityweldingmethod.Thewelding techniquehasmanyadvantagessuchasgoodarcaxialproperty,lowspatterandgoodweldbeam shape.Especially,ThepulseMIGweldinghaswiderangeofcurrent,conrtollableheatinputand fullpositionavailability.Theabilitytoextendsprayarcweldingdowntotowerweldingdatais particularlysuitablewhenweldingmaterialssuchasstainlesssteeloraluminum.Itbecomes possibletoweldthinmaterials,ortoperformpositionalwelding,withbetterresultsthanwouldbe obtainedwithshortarcwelding. Arc-lengthcontrolisthecoreofweldingprocessstability.Anewarc-lengthsynchronization pulsecontrolmethodispresentedandthehigherarc-lengthadjustmentperformanceisachieved withinawiderange.Forsheetmetalaluminumwelding,timelyadjustmentandeffectiveconrtol ofarc-lengthisveryimportantinordertoavoidmeltbackeventsintheGMAWmassproduction inanautomatedproductionline.Thispaperfoundaninterestingsolutiontotheproblem,enabling bothselfcorrectionandconrtolofthepulseparameterstobeusedtogether.ThisinvolvesaCCCC characteristic,i.e.constantcurrentdurin