钻铤的脉冲窄间隙MIG焊焊机的研制

论文摘要

窄间隙MIG焊（熔化极气体保护焊）是一种先进的高质量焊接方法。它具有焊接质量高,焊缝精美细致且易于实现自动控制等优点。在厚壁件,压力容器等的焊接中得到了较为广泛的应用。针对窄间隙焊在石油钻采行业的应用及窄间隙MIG焊自身的特点,本文研制了一台适用于石油钻铤的PLC-MIG自动焊机。主要完成了自动焊机晶闸管可控开关的脉冲弧焊电源部分的设计,焊机硬件部分的设计,专门设计了窄间隙焊枪;解决了传统的窄间隙焊接时侧壁难以焊透的问题。完成了PLC软件控制部分的设计及人机界面;此外,还制定了窄间隙焊接工艺规范。本次设计中焊机以两台独立电源,分别提供脉冲电流和基值电流,并可分别独立进行无级调节。基值电源选用具有下降外特性的直流弧焊电源。脉冲电源为平特性,对网络电压波动有良好的补偿效果。钻铤这种小直径厚壁管在焊接中存在深坡口的气体保护和侧壁熔合问题。因为普通焊枪的导电嘴不能伸人到坡口中,当进行厚壁工件多层焊时,随着焊缝层数的增加,焊丝外伸长度必然发生变化,这将导致焊接规范发生变化而影响焊接过程的稳定性,也使引弧发生困难,因此设计专门的窄间隙焊的枪是十分必要的。研制的焊机表现出良好的稳定性,可靠性和适应性,具有焊接参数预置,记忆,锁定,数显以及自动引弧,收弧等功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 窄间隙焊接技术的国内外发展
• 1.1.1 我国窄间隙焊接技术的发展现状
• 1.1.2 国外窄间隙焊接的发展情况
• 1.2 课题背景及来源
• 1.3 研究目标
• 1.4 研究内容
• 第二章 机械部分设计
• 2.1 焊枪运动执行机构
• 2.1.1 纵向十字滑板螺旋副
• 2.1.2 提升步进电机的选择
• 2.1.3 横向十字滑板螺旋副
• 2.1.4 横向摆动步进电机的选择
• 2.2 减速装置
• 2.2.1 交流传动电机的选择
• 2.2.2 减速器的选择
• 2.3 焊枪进退系统的导轨设计
• 2.4 工件顶紧及焊枪进退气缸选择
• 2.4.1 工件顶紧气缸的选择
• 2.4.2 焊枪进退气缸的选择
• 2.5 焊接变位机构的设计
• 2.6 焊枪设计
• 第三章 脉冲焊接电源
• 3.1 焊接电源的选择
• 3.2 晶闸管型脉冲弧焊电源原理
• 3.3 脉冲电源工作的可靠性
• 3.4 集成移相触发电路
• 3.4.1 TCA780 的结构及原理
• 3.4.2 TCA780 移相控制电路
• 第四章 PLC 控制部分
• 4.1 程序控制的对象和要求
• 4.1.1 可编程控制器PLC
• 4.1.2 程序自动控制对象
• 4.1.3 系统的控制要求
• 4.2 PLC 选型
• 4.3 PLC 程序设计
• 4.3.1 程序流程图设计
• 4.3.2 部分PLC 控制主程序
• 4.3.3 Omron 编程软件CX-P 及程序编译
• 4.4 人机界面
• 第五章 窄间隙焊工艺及试焊
• 5.1 窄间隙焊接规范参数的选择
• 5.1.1 基本电流的选择
• 5.1.2 脉冲电流的选择
• 5.1.3 脉冲频率的选择
• 5.1.4 焊接电弧电压的选择
• 5.1.5 极性的选择
• 5.1.6 焊接速度的选择
• 5.1.7 具体焊接规范的选取
• 5.2 试焊及结果
• 5.2.1 产品坡口设计及焊前准备
• 5.2.2 焊接工艺要点
• 结论
• 主要符号表
• 参考文献
• 附录
• PLC 源程序
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢