脉冲旁路耦合电弧MIG焊的动态数学建模及过程控制

摘要：

脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护(Metal inert-gas, MIG)焊是一种新型的低热输入焊接方法，它通过特定的接法引入旁路电弧与主路电弧实现热、力的耦合，利用旁路电弧的分流作用，实现熔化母材热量与熔化焊丝热量的独立控制，从而在精确控制母材热输入的同时保证熔滴的自由过渡形式，可以实现铝-钢等异种金属的连接。为了理论分析不同焊接参数对焊接过程的影响，通过等效、线性化处理与迭代数值求解算法，建立可以正确描述焊接物理过程的动态数学解析模型；针对焊接过程中耦合电弧稳定性较差且直接影响焊接质量的问题，提出通过检测弧压波动的反馈信号、实时调节送丝速度、进而控制耦合电弧稳定性的闭环控制方案，并基于快速原型系统进行焊接过程控制仿真与试验。仿真结果表明，当焊接过程受到干扰后，采用闭环控制方案可以显著提高耦合电弧的稳定性；焊接试验证明了控制仿真的预测与分析，进行闭环控制后，焊接过程更加稳定同时得到了成形良好的铝-钢异种金属接头。

关键词：脉冲旁路耦合电弧、熔化极惰性气体保护焊、建模、控制

分类号：TG409(焊接、金属切割及金属粘接)

资助基金：973计划前期研究专项2014CB660810;国家自然科学基金51165023;兰州理工大学红柳杰出青年教师培养计划和甘肃省自然科学基金资助项目。

在线出版日期：2015-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：86-93