电火花沉积/堆焊电源的研究

论文摘要

电火花沉积堆焊技术作为表面处理技术之一凭借其低功耗、节材等优越性已广泛的应用于模具修复、关键零件强化等领域,随着其应用范围的推广,它在国内外都得到了广泛的研究,作为电火花沉积技术核心的脉冲电源成为提高沉积效率的途径之一,但传统电火花沉积电源效率较低,操作者工作负荷过大。因此,通过对电源本身的研究来提高沉积修复效率具有重要的实用价值和应用前景。本课题针对传统电源应用中的不足,展开对沉积电源的研究,旨在提高电源的参数调整性与实用范围的广泛性。通过对电火花气中沉积机理的探讨,分析影响电源工作效率的各项参数,从而提出新型沉积电源的设计方案,采用控制电路触发主电路的电源结构。本课题所研究的电源主电路包括:交流调压、整流滤波、充放电电路、运动电极等模块。控制电路可采用:NE555电路、以ADuC812为核心的单片机控制电路;主电路实现快速储能与放电的功能,控制电路实现对主电路各参数的调整与脉冲触发,主电路充电完成后,由控制电路输出脉冲触发电火花放电实现沉积过程。电源电路设计完成后进行整体调试与工艺试验。通过波形分析、工艺试验等进一步研究电火花沉积机理,分析了电火花的输出频率、放电电容和电极材料等对电源沉积效率的影响,最后提出了电源的进一步改进方案,为电火花沉积堆焊电源的进一步研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 电火花沉积技术概况
• 1.1.2 电火花沉积技术实例
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本课题研究的内容和意义
• 第2章 电源方案设计
• 2.1 电火花放电机理
• 2.2 电源方案设计
• 2.3 电源要求及参数分析
• 2.3.1 放电脉冲对沉积性能影响
• 2.3.2 放电能量对沉积性能影响
• 2.3.3 电压对沉积层性能影响
• 2.3.4 电容对沉积性能影响
• 2.3.5 电极材料对沉积性能影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 电源电路设计及调试
• 3.1 主电路选择
• 3.2 整流滤波电路
• 3.2.1 充电电路
• 3.2.2 放电电路
• 3.3 运动电极
• 3.4 NE555 控制电路
• 3.4.1 NE555 电路设计
• 3.4.2 NE555 电路仿真
• 3.4.3 NE555 驱动测试
• 3.5 单片机控制电路设计
• 3.5.1 单片机抗干扰设计
• 3.5.2 输入电路设计
• 3.5.3 输出电路设计
• 3.5.4 快速可控硅驱动电路设计
• 3.5.5 液晶显示设计与调试
• 3.5.6 控制软件设计
• 3.5.7 驱动波形调试
• 3.6 本章小结
• 第4章 工艺试验
• 4.1 工艺试验方案
• 4.1.1 工艺试验目的
• 4.1.2 工艺试验方案
• 4.1.3 工艺试验设备
• 4.2 脉冲频率对工艺性能影响
• 4.3 电容对工艺性能影响
• 4.4 电极材料对工艺性能影响
• 4.5 试验现象分析
• 4.5.1 火花放电与电弧放电
• 4.5.2 电源工作波形分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录 A 沉积电源实物图
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果