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磁控摆动埋弧焊焊缝跟踪系统的研究-材料加工工程专业论文
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摘要
研究和发展自动化、智能化焊接过程控制系统是保证焊接质量,提高生产效率,改 善劳动条件的重要手段,是未来焊接技术的发展方向,研制性能优良、经济实用的焊 缝跟踪系统是一个急待解决的问题。本文通过对磁控电弧机理研究,把外加磁场 对焊接电弧控制技术和摆动电弧传感器技术有机结合起来,应用于埋弧焊智能焊 缝跟踪领域,研制了埋弧焊磁控电弧摆动扫描焊缝跟踪系统。
首先介绍了埋弧焊焊接的原理及特性,分析了常见的埋弧焊跟踪系统的跟踪原理及 特点,着重比较了现有的几种埋弧焊电弧传感器的构造及特点,并分析了电磁场对焊 接电弧以及焊缝成型的影响,提出在埋弧焊跟踪系统中,采用磁控电弧摆动替代 机械摆动装置。
通过理论分析,磁控电路硬件设计,焊接试验测量,充分论证了埋弧焊焊接电弧在 磁场的作用下发生了有效的摆动,电弧发生了规律的变化,在斜板焊接中,采样得到了 与理论研究相符合的焊接电流波形信号,利用此信号采用离散积分差值比较法,可以得 到非常可靠的偏差信号。证明了磁控摆动式电弧传感器应用到埋弧焊自动跟踪领域是切 实可行的。
接着介绍了本研究系统硬件部分的构成及工作原理,分析了系统中电弧的摆动及其 位置的确定以及十字滑架的驱动控制技术等难点的实现原理及方法,总结了本系统焊缝 跟踪的工作过程。
重点介绍了电弧信号处理子系统的原理及硬件电路构成,详细分析了霍尔电流传感 器的功能及特点,并且使用霍尔电流传感器获取焊接电流信号,再采用有源二阶 Butterworth低通滤波器以及信号线屏蔽、光耦隔离等措施去除干扰,获得了比较真实反 映焊缝偏差的特征信号波形,为焊缝自动跟踪的实现打下了基础。
介绍了焊接参数对焊缝成型的影响的一般影响规律,结合本系统的特性,使用设计 制作好的磁控摆动电弧埋弧焊焊缝自动跟踪系统,并且通过大量试验研究,分析并总 结了焊接电流、焊接电压、磁场强度以及磁场频率等关键焊接参数对埋弧焊焊缝成型的 影响规律,分析了磁控装置产生的横向交变磁场对焊缝的电磁搅拌作用对焊缝成型的影 响。根据试验分析得到了本系统的理想焊接规范参数,为焊缝跟踪的实现以及焊缝跟踪 精度的理论分析计算提供借鉴和参考。
最后分析了焊缝跟踪偏差的来源及影响因素,提出了焊缝跟踪偏差的计算公式,并 结合本焊接系统的特点,计算了本系统理论焊缝跟踪精度的大小。
关键词:埋弧焊;磁控摆动;焊缝跟踪;焊缝成型;跟踪精度
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Abstract
Research on and develop automated and intelligent welding process control system was an important means to guarantee welding quality, increase productive efficiency, improve working condition, and it is also a development direction for future welding technology. So, develop an economical and applied welding tracking system with fine capability was an exigent problem that needs to be worked out. This paper worked on the mechanism of the magnetic-control arc, which combined welding arc technology which was controlled by adscititious magnetic field and sway arc technology together organically, and were applied to the field of arc tracking in intelligent submerged arc welding, a magnetic-controlled arc sway scanning tracking system was developed in submerged arc welding.
Firstly in this paper, the theory and characters of the submerged arc welding were introduced, and the theory and characters of the tracking system in the submerged arc welding which were commonly
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