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GMAW焊以其焊丝熔敷率高,同时焊接变形比较小和熔渣微少而便于清理等优点,在工业领域中得到了广泛的应用。随着数字化控制技术的出现与发展和高速、高质、高效化现代焊接的要求,将数字化控制技术应用到焊接设备中成为焊接学者研究的热点问题。
送丝机是GMAW焊装备的重要组成部件,在焊接过程中送丝系统的稳定性和可靠性直接关系到焊接工艺过程的稳定与焊缝的成形质量。同传统的晶闸管模拟式调速控制方案相比,以微处理器为核心的数字化控制方案可以采用更加灵活多样的控制算法来实现对送丝系统的控制,在控制的精度、稳定性、产品一致性以及接口灵活性方面都有着显著的优势。
本文采用数字信号处理器TMS320LF2407A作为核心,设计了一套新型数字式GMAW焊送丝控制系统。该控制系统利用TMS320LF2407A优越的性能和内部丰富的资源实现了PWM驱动信号的产生以及其他各种控制功能;通过两片IR2110芯片来驱动由MOSFET管构建的H桥送丝调速电路,实现对送丝电机的功率驱动;移植μC/OS-Ⅱ实时操作系统到TMS320LF2407A上,为控制系统软件编程设计、多任务划分提供了一个良好的平台;采用电枢电压负反馈配合电枢电流正反馈的双闭环PID调速控制模式来实现对送丝机电机转速的调节;采用CAN总线技术来实现送丝机同焊接电源之间的信息、数据传递。最后,对所设计的控制系统进行了性能测试试验和同晶闸管模拟式控制送丝系统抗网电电压波动性能对比试验,试验结果表明,该控制系统符合送丝系统的国标要求,在抗网电电压波动方面具有良好性能。
高速、高效化焊接是现代焊接的发展方向,本论文在双丝双枪高速CO2焊的研究基础上,展开了对四丝高速CO2焊新工艺的研究探索,通过大量的工艺试验,摸索到了一套适用于四丝高速CO2焊的焊接工艺参数优化匹配方案,将焊接速度由某船厂不足1m/min提升到1.31~1.5m/min以上,且将该新工艺初步应用到该船厂T型材焊接生产线上。