摆动焊炬P-GMAW电弧传感测试系统设计

发布时间：2020-03-25 12:15

【摘要】：窄间隙坡口截面积小,可以减少焊丝填充,降低能耗,节约成本,减少焊接时间,明显提高生产效率;窄间隙焊接热输入量小,焊缝组织细小,接头韧性改善,综合力学性能优良。但是窄间隙侧壁与焊丝夹角很小,容易造成电弧对坡口侧壁热输入不足,导致侧壁未熔合缺陷。采用摆动焊炬P-GMAW对窄间隙进行焊接,可以改善窄间隙侧壁未熔合缺陷。为了深入研究摆动焊炬P-GMAW的电弧行为及传感特性,开发基于摆动电弧传感的P-GMAW窄间隙焊缝跟踪技术,有必要对摆动焊炬P-GMAW电弧传感测试系统进行设计,来满足窄间隙摆动焊炬P-GMAW焊接实验功能需求。首先,在研究分析国内外自动化焊接系统的基础上,针对电弧传感特性、焊缝跟踪技术研究的实验需求,对摆动焊炬P-GMAW电弧传感测试系统进行了总体方案设计。其次,分别对电弧传感测试系统中焊枪摆动器、行走机构、数据采集处理模块、焊机通信控制模块进行了设计。选用步进电机和高精度滚珠丝杠驱动焊枪整体摆动和升降,行走机构具有焊枪行走和试件行走两种模式,焊接执行机构控制系统能够实现焊枪摆幅、摆速、侧停时间和焊速等参数的调节;设计了焊接摆动器手动纠偏、横向与高低方向自动纠偏控制方法。设计了 AD7606和DSP接口电路,通过软件程序控制,可以实现焊接电流、电压信号的同步采集,系统精度高、误差小、实时性强。通过ROB5000通信接口和DSP控制器,实现了 Fronius焊机的通信控制,遥控控制焊接起弧、送丝、调节焊接电流等。针对设计的电弧传感测试系统模块节点多的特点,建立了基于CAN总线的分布式通信网络,编制了系统各个模块之间的CAN总线通信协议,保证各个节点之间数据传递和信息获取及时、有效。最后,在分析摆动焊炬P-GMAW电信号变化规律的基础上,利用设计的电弧传感测试系统完成中厚板窄间隙焊缝跟踪控制实验,进一步验证了测试系统的性能,满足实验功能需求。
【图文】：

电机直接连接导电杆的方式，使高速旋转电弧传感器结构更加紧凑、运行平稳逡逑［３１＿３３］。高速旋转电弧传感器的原理如图１－１所示。针对导电嘴与焊丝磨损严重等逡逑问题，哈尔滨工业大学研制了一种采用空心轴电机与偏心套筒连接，导电杆做双逡逑圆锥摆动，旋转半径可以通过调心滑块调节，改变摆动幅度，焊丝与导电嘴之间逡逑摩擦减小，能够长期使用［３４１。逡逑旋转电弧传感器可以通过电机连续旋转驱动焊丝或导电嘴在坡口中高速扫逡逑描，转动速度高，常用于高速焊接。焊枪往复摆动式电弧传感器需要驱动电机不逡逑断的改变转动的方向，频繁的加速、减速、停止，因此由于机械结构限制和传动逡逑系统惯性的影响，焊枪摆动频率一般低于ｌＯＨｚ。逡逑摆动电弧传感器常用于窄间隙焊接，通过焊枪往复摆动增加电弧对侧壁的热逡逑输入

逡逑施工技术［４９＿５２１图１－４为ＣＲＣ－ＥＶＡＮＳ管道工程公司研制的Ｐ６２５双焊炬自动焊逡逑系统。逡逑ａ．双焊炬操控面板逦ｂ．双焊炬外焊机逡逑图１－４邋ＣＲＣ－ＥＶＡＮＳ邋Ｐ６２５双焊炬自动焊系统逡逑法国的ＳＥＲＩＭＡＸ公司研发的ＳＡＴＵＲＮＡＸ系列全自动焊系统，，焊机主控单逡逑元采用基于ＲＳ４８５总线的分布式控制结构，具有远程监控、参数设置及焊接过逡逑程参数存储功能，焊机系统结构紧凑、重量轻便｜５３］。法国的ＳＥＲＩＭＡＸ公司的双逡逑焊炬自动焊接机器人如图１－５所示。日本新日铁公司研制的ＭＡＧ－ＩＩ管道窄间隙逡逑自动焊接系统用于陆地石油、天然气管道焊接，该自动焊接系统具有电弧传感系逡逑统和视觉传感系统，视觉传感系统用于行走速度反馈控制和根焊焊缝宽度检测，逡逑电弧传感系统用于填充焊时，焊缝跟踪控制和摆动宽度控制，能构不受焊接操作逡逑员技术的限制生产出高质量的焊接接头［５４］。逡逑零逡逑．．．．．＾逡逑ａ．邋ＳＡＴＵＲＮＡＸ系列全自动焊系统逦ｂ．邋ＭＡＧ－ＩＩ窄间隙自动焊接系统逡逑图１－５法国ＳＥＲＩＭＡＸ和日本新日铁研制的管道自动化焊接系统逡逑韩国现代重工Ｈｙｅｏｎｇ邋Ｓｏｏｎ邋Ｍｏｏｎ等人研制的双焊炬全位置管道焊接系统具逡逑有便于维护和维修的自诊断功能、网络通信功能，通过ＣＡＮ总线网络可以传输逡逑６逡逑
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG409

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3 黄健康;杜文玉;石s

本文编号：2599890