脉冲埋弧焊过程的动态仿真及实验验证

论文摘要

脉冲埋弧焊是生产中应用比较有效的焊接工艺方法之一,但其可调参数众多的问题一直未能很好地解决,这限制了它的普及和应用,此外焊接工艺参数的相互关系也是很复杂的,为了确定最佳工艺参数、提高焊接质量,需要做大量的、重复性的试验,这将导致材料、能源及人力的极大消耗。因而需要建立一种实用、合理的仿真模型,用来预测焊接工艺参数以获得最佳的焊接工艺性能。本文在对脉冲埋弧焊过程的机理进行了深入的研究后,在其它焊接方法仿真研究成果的基础上,利用MATLAB/SIMULINK系统仿真工具分别对变速送丝及等速送丝调节系统脉冲埋弧焊过程、变速送丝调节系统脉冲氩弧焊过程进行了动态仿真,建立了主电路仿真模型、电弧负载系统仿真模型及弧长变化系统仿真模型,并在此基础上形成了系统的整体仿真模型。本文还分析了脉冲参数(脉冲频率、脉宽比、峰值电流(压)、基值电流(压))对仿真波形的影响,结果证明,脉冲参数对仿真波形的影响是很大的,在脉冲埋弧焊中利用仿真模型来调节脉冲参数以控制电弧电压、焊接电流在一定的范围之内是可行的,而在实际焊接生产中,焊接过程的稳定性、焊接生产率、焊接质量是与电弧电压和焊接电流密切相关的,由此证明了所建仿真模型的实用性。将实验结果与仿真结果进行比较,两者的一致性很好,进一步证明了仿真模型的合理性与实用性。因此所建立的计算机仿真模型对预测焊接工艺参数有重要的指导作用,可以极大的缩短实验的周期,节省大量的材料、能源及人力。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 埋弧焊的发展现状及存在的问题
• 1.2 埋弧焊问题的解决方法-脉冲埋弧焊的提出
• 1.3 计算机仿真技术的发展及应用
• 1.3.1 计算机仿真的优点
• 1.3.2 计算机仿真在焊接领域的发展及存在的问题
• 1.3.3 SIMULINK 工具包的应用
• 1.4 本课题选题意义
• 1.5 本研究的主要内容
• 第二章 变速送丝调节系统脉冲埋弧焊焊接过程的动态仿真
• 2.1 主电路模型
• 2.2 电弧负载模型
• 2.3 弧长变化系统仿真模型
• 2.4 系统的整体仿真模型
• 2.5 仿真结果分析
• 2.6 计算机仿真中的参数分析
• 2.6.1 脉冲频率对仿真波形的影响
• 2.6.2 脉宽比对仿真波形的影响
• 2.6.3 峰值电流对仿真波形的影响
• 2.6.4 基值电流对仿真波形的影响
• 2.7 小结
• 第三章 等速送丝调节系统脉冲埋弧焊焊接过程的动态仿真
• 3.1 主电路模型
• 3.2 电弧负载模型
• 3.3 弧长变化系统仿真模型
• 3.4 系统的整体仿真模型
• 3.5 仿真结果分析
• 3.6 计算机仿真中的参数分析
• 3.6.1 脉冲频率对仿真波形的影响
• 3.6.2 脉宽比对仿真波形的影响
• 3.6.3 峰值电压对仿真波形的影响
• 3.6.4 基值电压对仿真波形的影响
• 3.7 小结
• 第四章 变速送丝调节系统脉冲埋弧焊过程仿真结果的验证
• 4.1 实验设备
• 4.1.1 LINCOLN IDEALARC DC-1500 型直流弧焊电源
• 4.1.2 直流电焊机脉冲电流控制器
• 4.2 实验设备的连接
• 4.3 实验条件
• 4.4 实验结果
• 4.5 小结
• 第五章 等速送丝调节系统脉冲埋弧焊过程仿真结果的验证
• 5.1 实验设备
• 5.1.1 586A 型半自动送丝机
• 5.1.2 SWHT-1A-2C 直线焊接工作台
• 5.2 实验条件
• 5.3 实验结果
• 5.4 小结
• 第六章 等速送丝调节系统脉冲氩弧焊焊接过程的动态仿真及实验验证
• 6.1 主电路仿真模型
• 6.2 电弧负载模型
• 6.3 弧长变化系统仿真模型
• 6.4 系统的整体仿真模型
• 6.5 仿真结果分析
• 6.6 实验验证
• 6.6.1 实验设备
• 6.6.2 实验条件
• 6.6.3 实验结果
• 6.7 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢