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超音频复合脉冲GMAW电源设计

王强 齐铂金 王义朋 郑敏信

王强, 齐铂金, 王义朋, 等 . 超音频复合脉冲GMAW电源设计[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(10): 1953-1959. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0813
引用本文: 王强, 齐铂金, 王义朋, 等 . 超音频复合脉冲GMAW电源设计[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(10): 1953-1959. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0813
WANG Qiang, QI Bojin, WANG Yipeng, et al. Design of hybrid ultrasonic frequency pulsed GMAW power source[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(10): 1953-1959. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0813(in Chinese)
Citation: WANG Qiang, QI Bojin, WANG Yipeng, et al. Design of hybrid ultrasonic frequency pulsed GMAW power source[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(10): 1953-1959. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0813(in Chinese)

超音频复合脉冲GMAW电源设计

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0813
基金项目: 

国家自然科学基金 51675031

详细信息
    作者简介:

    王强, 男, 博士研究生。主要研究方向:高频脉冲焊接技术; 齐铂金, 男, 博士, 教授。主要研究方向:焊接设备与工艺、先进电源技术及应用

    齐铂金 男,博士,教授。主要研究方向:焊接设备与工艺、先进电源技术及应用。

    通讯作者:

    齐铂金, E-mail: qbj@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TG434.5

Design of hybrid ultrasonic frequency pulsed GMAW power source

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 51675031

More Information
  • 摘要:

    提出了一种全新的脉冲熔化极气体保护焊(GMAW)方法,并研制出新型超音频复合脉冲GMAW电源,即在传统脉冲GMAW电流基础上复合叠加频率为20~80 kHz、电流幅值为0~100 A、占空比为0%~100%的连续可调的超音频脉冲电流。设计了并联结构的主电路拓扑及MCU+DSP双处理器数字化控制系统,通过软件编程实现了电流给定信号与PWM信号的同步输出及不同逻辑组合,可实现不同工作模式的焊接电流波形输出。对电源输出电流波形的测试结果表明:本文所设计的超音频复合脉冲GMAW电源输出电流波形满足不同工作模式的设计目标,超音频脉冲电流频率在80 kHz时,仍保持较快的电流上升沿与下降沿变化速率。初步进行了铝合金平板堆焊试验,焊缝成形良好。

     

  • 图 1  超音频复合脉冲GMAW波形示意图

    Figure 1.  Schematic of waveform ofhybrid ultrasonic frequency pulsed GMAW

    图 2  电源主电路拓扑[12]

    Figure 2.  Main circuit topology of power source[12]

    图 3  MCU+DSP双处理器控制系统框图

    Figure 3.  Block diagram of MCU+DSP dual-processor control system

    图 4  控制软件流程图

    Figure 4.  Flowchart of control software

    图 5  不同工作模式下的焊接电流波形示意图

    Figure 5.  Schematic of welding current waveforms under different work modes

    图 6  电阻负载下的输出电流波形

    Figure 6.  Output current waveform with resistive load

    图 7  不同频率下的超音频脉冲电流波形

    Figure 7.  Ultrasonic frequency pulsed current waveform with different frequencies

    图 8  铝合金超音频复合脉冲GMAW电流波形及焊缝外观

    Figure 8.  Current waveform and weld bead appearance of aluminium alloy hybrid ultrasonic frequency pulsed GMAW

    表  1  焊接电流参数

    Table  1.   Welding current parameters

    参数 Ip/A Ib/A Tp/ms Tb/ms Ipp/A f/kHz D/%
    数值 325 60 1.5 5.8 50 20 50
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-19
  • 录用日期:  2016-11-18
  • 网络出版日期:  2017-10-20

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