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材料成型控制工程基础第六章.pptx
2.干扰因素多
(1)干扰中有的对控制对象有很大的影响 (2)与被控制量的检测相比,容易检测的干扰居多 (3)多为事先能预想得到的干扰。
3.控制方式的特点
出于电弧焊过程中干扰因素多和被控制量的检测又较困难(检测性不好)。 迄今为止,电弧焊工艺所采用的自动控制方式属于完全的反馈系统的例子较少, 而多数是属于干扰控制或前馈控制。 一般说来,它多用在反馈系统中,这时的框图如图6.1所示。
3. MIG/MAG焊控制特点
MIG焊是以熔化材料作电极、采用氩气或氦气为保护气体的一种电弧焊方法。 MAG焊是以熔化材料作电极、采用富氩混合气体作为保护气的一种电弧焊方法。
埋弧焊以连续送进的焊丝作为电极和填充金属。 埋弧焊可以采用较大的焊接电流。与手工焊相比,埋弧自动焊具有焊缝质量高、 生产率高、劳动条件好等优点,但不如手工焊灵活。 特别适合于焊接大型工件的直缝和环缝。
激光焊机组成
3. 电渣焊控制特点 电渣焊是一种以电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源的熔化焊方法。 电渣焊可以一次焊透很厚的工件,生产率高,并且焊缝缺陷少。 但要求焊缝为垂直或近似垂直位置,接头冲击韧性较低。
6.1.4其它熔焊工艺控制特点
1. 电子束焊接特点 电子束焊接是利用空间定向高速运动的电子束,在撞击工件后将动能转化为热能, 从而使被焊工件熔化,形成焊缝。电子束焊接具有焊接质量好、焊缝深宽比大、 焊接速度高等优点。但是,电子束焊接设备具有成本高、接头准备和加工要求精确、 工件受真空室尺寸限制等缺点。
5. 等离子弧焊控制特点
1)穿孔型等离子弧焊接
穿孔型等离子弧焊接实质是等离子弧穿透工件形成小孔(见图6.3), 被熔化的金属依靠表面张力和电弧后推的力量形成熔池。 焊枪前进时,小孔在电弧后闭合,形成完全穿透的焊缝。
稳定的小孔焊接过程是不采用衬垫实现单面焊双面一次成形的好方法。
2)熔入型等离子弧焊接
5)脉冲等离子弧焊接 穿孔型、熔入型及微束等离子弧焊接均可以采用脉冲电流法。 基值电流用来维弧,峰值电流用来熔化金属。 脉冲频率一般在15HZ以下。脉冲电流法可以提高焊接过程稳定性、 控制全位置焊接焊缝成形、减小热影响区宽度和焊接变形。
6)变极性等离子弧焊接 变极性等离子弧焊接是为了解决铝及其合金的等离子弧焊而提出来的焊接方法。 其电源的原理与交流方波电源相同。
真空电子束焊机组成
2. 激光焊接控制特点 激光焊接是利用原子受激辐射的原理,使工作物质受激励而产生的一种单色性高、 方向性强、亮度高的光束。它是经过光学系统会聚成很小的、高能量的光点, 作为一高能量密度的热源进行焊接的一种方法。 激光焊接设备由激光器、光学系统、电气系统及高精度控制多坐标工作台等四个主要部分组成, 如图6.7所示。
第6章 焊接过程控制
6.1焊接过程控制特点 6.2焊接质量自动控制必要性 6.3焊接过程传感与控制 6.4焊接过程智能控制
6.1焊接过程控制特点
6.1.1 焊接过程控制一般特点
1. 被控制量选择的特点
(1)由于电弧发出的光、热、声波、飞溅等的干扰, 在其它领域可使用的测量技术在近弧区无法使用。 另外,埋弧焊时因为熔渣的存在也妨碍了有效的测量 (2)电弧焊多半是工件固定电弧移动,要在有电弧的一面检测, 必须使检测器与焊炬连接在一起同时移动。 这样就必须使用能沿焊缝移动的长探测头,这是相当麻烦的。 另外,使用垫板也会使焊缝背面的检测性能变坏。 (3)因为近缝区金属处于不稳定的过程与不平衡状态, 所以对它的检测要测得很准确也是困难的。 因此,在考虑电弧焊的自动控制时,就产生了被控制量检测的困难问题。
图6.2 干扰控制系统框图
6.1.2 电弧焊过程控制特点 1. 钨极氩弧焊控制特点
钨极氩弧焊是以不熔化材料钨作电极、采用惰性气体氩气为保护气体的一种电弧焊方法。 适合于焊接薄板金属和打底焊。焊缝质量高 。其焊接速度较低 。
2. 二氧化碳气体保护焊控制特点
二氧化碳焊是以熔化材料作电极、采用二氧化碳或二氧化碳和氧气为保护气体 的一种电弧焊方法。电弧穿透力强,焊丝熔化率高,抗锈能力强,不可能实现射流过渡, 通常采用短路过渡方式。 主要优点是成本低,熔池容量很小不易流失,从而可以很方便地进行全位置焊接, 它的主要缺点是飞溅较大,焊缝成形不佳,熔深不大,有很大的堆高。
图6.1 反ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ控制系统附加的前馈控制框图
干扰检测出后容易直接控制的系统如图6.2a所示。 可以利用干扰检测元件和干扰调节元件,在干扰作用达到控制对象以前, 将干扰消除。这种控制方式适合于弧焊中焊缝变动时使用。 对于容易预见的干扰,检测元件也就不必要了。 可用图6.2b的方式使干扰调节元件按照事先编制程序曲给定值工作, 就能对干扰进行补偿。图6.2中的两种方式都属于干扰控制。
6.1.3电阻焊过程控制特点
1. 电阻焊工艺
电阻焊方法主要有四种,即点焊、缝焊、凸焊及对焊 电阻焊特点在于焊接电流大,通电时间短,设备比较复杂,一次投资大,生产率高, 适于大批量生产。
2. 电阻焊工艺控制特点
点焊影响因素主要来自以下几个方面: (1)焊机通电回路。包括网压波动、焊接回路感抗及阻抗变化。 (2)焊机加压系统。主要是电极压力波动。 (3)电极材料及形状。包括电极磨损、电极表面玷污、电极材料与所焊材料不匹配等问题。 (4)工件。包括被焊材料的表面质量、厚度及其它焊点分流的影响。 (5)冷却条件。包括冷却水冷却状况及电极、工件的散热等因素。
熔入型等离子弧焊接方法基本上和钨极氩弧焊相似, 适用于薄板、多层焊缝的盖面及角焊缝的焊接。
图6.3 空孔型等离子弧焊接原理示意图
3)熔化极等离子弧焊接 熔化极等离子弧焊接是等离子弧焊和熔化极气体保护焊相结合的一种方法(见图6.4)。 图6.4(a)为钨极结构,等离子弧在钨极与工件之间燃烧,适用于厚板深熔焊接或薄板高速焊接。
图6.4(b)为水冷喷嘴结构,等离子弧在喷嘴与工件之间燃烧,适用于堆焊。
1—焊丝;2—导电嘴;3—等离子气;4—铜喷嘴;5—保护气; 6—保护罩;7—等离子弧;8—过渡金属;9—钨极 图6.4 熔化极等离子弧焊枪结构示意图
4)微束等离子弧焊接 与普通等离子弧焊接的主要区别是工作时转移弧和非转移弧同时存在, 使小电流的等离子弧十分稳定。目前成为焊接薄件、微型件的有效方法。