高频微振激光焊接平台控制研究

发布时间：2017-04-26 15:05

  本文关键词：高频微振激光焊接平台控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文在探讨了振动焊接和激光焊接发展现状的基础上,针对目前振动焊接应用范围不广且主要集中于低频率和传统焊接领域,而激光焊接虽已广泛应用但其接头质量仍有进一步提高的必要,考虑将振动焊接与激光焊接相结合,以期结合两者优点进一步优化激光焊接头组织,同时亦拓展振动焊接在高能束焊接领域的应用。此外,考虑到激光焊的焊接热循环快、接头狭窄且深宽比大的特点,使用超磁致伸缩激振器代替传统偏心轮式激振器,大幅提高振动频率,且直线往复式的振动形式也使得振动能量更加集中。对振动平台的控制其实质是对激振器的控制,而激振器中由GMM棒、激励线圈和导磁部件等组成了振动发生核心部分。不同尺寸、形状、材料特性的焊件其所需的激光参数和振动参数不尽相同,为了使激振器具有更广的适用范围,需使其能在宽频带、长时或短时反复的情况下稳定工作。故本文中对长时和短时反复这两种情况下激励线圈的相关参数进行计算,并得到了电压恒定时的频率-电流关系曲线以及不同频率下的电流-加速度关系曲线。此外,为了进一步提高激振器的效率,应用ANSYS有限元分析软件对GMM激振器核心部分的磁感应强度分布进行模拟,比较了有无导磁部件的情况下磁力线的分布,并得到了GMM棒沿轴线方向上的磁感应强度值变化曲线。在确定激励线圈参数的基础上,本文搭建了两种超磁致伸缩激振器控制平台。其一为基于函数信号发生器和音频功放的控制平台,电压、电流和振动加速度等参数需分别读取。其二为基于LabVIEW虚拟仪器软件、计算机声卡、音频功放和加速度感应芯片的波形发生器和振动加速度信号采集电路。应用计算机强大的计算能力及LabVIEW的图形化、易扩展、操作直观等优势,以及声卡价格便宜、性能稳定够用的优点,不但大大方便了各类参数的设置,而且还能记录整个焊接过程中振动加速度随时间变化的曲线。最后,对高频微振激光焊接的工艺效果进行了研究。检验了自制的高频微振平台控制系统的可靠性和稳定性;同时,结果表明在常规激光焊中施加高频振动不但有助于破碎焊缝中的柱状树枝晶起到细化晶粒的目的,对提高焊缝显微硬度、减小焊缝裂纹倾向也有明显的作用。
【关键词】：激光焊接 高频振动 超磁致伸缩 LabVIEW 声卡
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 研究现状和发展方向13-19
• 1.2.1 激光焊接技术的研究现状和发展方向13-15
• 1.2.2 振动焊接技术的研究现状和发展方向15-17
• 1.2.3 超磁致伸缩执行器（Giant Magnstostrictive Actuator，GMA）的研究与应用17-19
• 1.3 本文研究目的及主要内容19-20
• 1.4 本文的技术路线20-22
• 第二章 超磁致伸缩激振器的设计22-44
• 2.1 磁致伸缩原理及特性22-24
• 2.2 超磁致伸缩激振器性能参数的确定24-28
• 2.2.1 GMM的选择24-26
• 2.2.2 GMM激振器振幅的计算26
• 2.2.3 GMM激振器相关力学参数的计算26-28
• 2.3 满足不同焊接条件的激励线圈参数设计28-35
• 2.3.1 激励线圈及绕线柱几何尺寸计算28-29
• 2.3.2 电流密度、激励电流和导线直径计算29-30
• 2.3.3 线圈匝数计算30-31
• 2.3.4 激励线圈电阻和电感计算31-33
• 2.3.5 激励线圈感抗和阻抗计算33-35
• 2.4 基于ANSYS的磁路控制35-42
• 2.5 本章小结42-44
• 第三章 超磁致伸缩激振器的控制平台搭建44-67
• 3.1 基于函数信号发生器和音频功率放大器的控制平台44-49
• 3.1.1 总体结构设计44-45
• 3.1.2 电路设计45-47
• 3.1.3 控制系统试验测试47-49
• 3.2 基于LabVIEW和声卡的波形发生器和振动加速度信号采集电路49-66
• 3.2.1 虚拟仪器与LabVIEW49-50
• 3.2.2 PC声卡用于信号输出和数据采集的可行性50-52
• 3.2.3 总体结构设计52-53
• 3.2.4 基于LabVIEW和声卡的波形发生器53-57
• 3.2.4.1 虚拟函数发生器及LabVIEW中的波形函数53
• 3.2.4.2 LabVIEW中用于声卡信号输出的函数53-54
• 3.2.4.3 波形发生器的前面板设计54-55
• 3.2.4.4 波形发生器的程序框图设计55-56
• 3.2.4.5 硬件连接与校验56-57
• 3.2.5 基于LabVIEW和声卡的振动加速度采集电路57-66
• 3.2.5.1 硬件的选择57-60
• 3.2.5.2 声卡电压标定60-61
• 3.2.5.3 LabVIEW中用于音频信号采集的函数61-62
• 3.2.5.4 振动加速度采集程序的前面板设计62-63
• 3.2.5.5 振动加速度采集程序的程序框图设计63-64
• 3.2.5.6 硬件连接与校验64-66
• 3.3 本章小结66-67
• 第四章 基于超磁致伸缩激振器的振动平台在高频微振激光焊接中的应用67-75
• 4.1 试验目的67-68
• 4.2 试验材料与方法68-69
• 4.3 试验结果与分析讨论69-74
• 4.3.1 宏观成形69-70
• 4.3.2 微观组织70-72
• 4.3.3 显微硬度72-74
• 4.4 本章小结74-75
• 第五章 总结与展望75-77
• 5.1 论文工作总结75-76
• 5.2 相关工作展望76-77
• 参考文献77-82
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果82-83
• 致谢83-84

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴振卿;易维修激振器[J];矿山机械;2004年10期

2 佟英凤;;激振器在大蓖子上的应用[J];科技信息(科学教研);2007年15期

3 周临震;刘德仿;;宽频大激励激振器的设计与优化[J];煤矿机械;2007年11期

4 陆信;;无强迫联系双轴惯性激振器运动状态分析[J];矿山机械;1975年03期

5 陆增辉;盛才良;;十二档快速调节机械激振器[J];航空工艺技术;1984年11期

6 沈雄伟;李晓峰;袁永全;徐海宁;吴志刚;杨明立;;冷矿筛激振器故障分析及处理[J];武钢技术;2014年04期

7 冯小兰,姜奉新;成型机振动台激振器及其改进[J];有色设备;2005年02期

8 赵玉成;马占国;李兴华;;一种新型宽频激振器的设计及动力学仿真[J];中国矿业大学学报;2007年06期

9 张万荣,张生平,徐小虎;对热矿筛激振器故障的分析及技术改进[J];山西冶金;1997年03期

10 周临震;刘德仿;;宽频大激励激振器的结构设计及性能分析[J];煤矿机械;2012年06期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 郭强;侯光普;卢江海;;筛用激振器启动困难分析及处理[A];全国冶金自动化信息网2010年年会论文集[C];2010年

2 袁永全;董泉军;徐海宁;吴定新;;圆振筛激振器漏油分析及处理[A];2012年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会文集（下）[C];2012年

3 杨晓清;;基于Labview的激振器测控系统[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 梁泽方　唐亚楠;填补技术空白 增强测试功能[N];中国信息报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 任燕;高频电液激振器的特性研究[D];浙江工业大学;2012年

2 贾文昂;2D阀控制电液激振器及在疲劳试验系统中的应用研究[D];浙江工业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王伟;基于阀芯旋转式四通换向阀的冲击激振技术研究[D];浙江大学;2016年

2 刘大龙;一种微型激振器结构设计与优化[D];南京航空航天大学;2015年

3 何晓峰;高频微振激光焊接平台控制研究[D];上海工程技术大学;2016年

4 栗宁;振动料斗气动激振器研究[D];燕山大学;2011年

5 蔡开云;并联微动激振器的结构设计与控制研究[D];山东理工大学;2010年

6 于元东;非接触式激振器的研究与设计[D];南京航空航天大学;2009年

7 刘祥;微振平台中激振器的设计建模与仿真研究[D];东北林业大学;2011年

8 李德富;电磁激振器弹簧性能的仿真分析[D];昆明理工大学;2009年

9 王里达;电磁激振器多场耦合仿真分析及体积优化设计[D];昆明理工大学;2011年

10 雷剑锋;基于磁吸力的电磁激振器研究[D];西南交通大学;2015年

  本文关键词：高频微振激光焊接平台控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：328665