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单片机控制的磁场装置研制及在CO_2焊接中的应用

赵宇  
【摘要】:焊接作为现代工业化生产中必不可少的工艺,在材料加工、工业制造等领域一直占有着重要的地位,为了提高焊接接头的质量和性能,在焊接领域中出现了许多特殊的焊接方式,其中,磁控焊接技术由于其可广泛应用于多种焊接方法中,引起了各国焊接工作者的极大兴趣。 由于CO_2气体保护焊即高效节能,又方便操作,因此一直被广泛应用于多种焊接场合,但其焊缝成型差、熔滴过渡飞溅大的缺点也是一直以来人们想要解决的问题。本文利用一种在焊接过程中加入纵向交变磁场的方法,来控制熔滴过渡的过程,有效的降低了CO_2焊接过程中的飞溅。 随着数字化进程的加快及新材料新技术的发展,人们对焊接质量、控制精度有了更高的要求,本文所研制的磁控焊接设备,控制电路采用TI公司的MSP430F449单片机作为主控芯片,输出数字PWM控制信号,与模拟控制电路相比拥有更快的数据采集,运算处理速度。主电路则采用先进的双逆变技术,动态响应速度快,稳定性高。设备可输出直流、交流两种波形,输出磁场高低频率一键转换、占空比、激磁电流均可连续调节。同时,考虑到使用环境的恶劣,设备还使用了很多硬件和软件上的抗干扰措施。使设备的各项参数均能够达到预期要求。通过自行研制的磁头产生符合焊接所需要的直流及交变磁场,通过向CO_2气体保护焊焊接过程中加入纵向交变磁场,从而达到降低飞溅的目的。对比相同焊接参数下的未加磁场时的飞溅率发现:在磁场的作用下,焊接过程中的飞溅大大减少,熔滴过渡更加稳定。 本文通过大量实验,对熔滴短路过渡过程及飞溅产生的机理进行分析,探索磁场强度及磁场频率对短路过程中飞溅的影响,对数字化磁控焊接设备的应用发展有着重要的意义和价值。


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