真空釬焊成弧影響因素分析及焊槍控制策略研究

作者：鄭廣輝

摘要：真空電弧釬焊技術是一種新型,獨特的釬焊技術,在航空工業領域有著巨大應用潛力,真空電弧釬焊設備是我國航空企業用于航空發動機葉片修復工作的主要設備.為了解決真空電弧釬焊引弧過程建弧困難,焊槍不能自動的對弧長進行實時調節兩大難題,本文在查閱和調研了大量的現有理論和資料的基礎上,結合導師項目——真空釬焊設備電控改造,采用采用現場調研,理論研究,數值模擬和實驗研究相結合的方法,對真空電弧釬焊引弧過程影響因素及焊槍控制策略進行了研究.主要研究內容包括:(1)分析了真空電弧釬焊設備的組成及工作原理,建立了焊槍機械手的三維模型及運動學模型,對焊槍進行了結構分析及運動學分析,提出了焊槍控制系統的控制要求;利用ADAMS軟件進行了運動學仿真研究,得出了焊槍升降機構的運動特性,滿足真空電弧釬焊的工藝要求.(2)從電弧建立的基本機理入手,對引弧過程中各影響因素進行了逐一分析,研究了每一個因素對電弧建立的影響,建立了各影響因素與電弧的數學關系,得出了各因素對電弧建立的影響趨勢;結合真空電弧釬焊現實工藝要求,得出了各影響因素最有利于電弧建立的取值或取值范圍.(3)分析了電弧的靜特性,建立了弧長與弧壓之間關系的數學模型,采用了實驗數據參數辨識的方法,利用MATLAB軟件進行了數學模型求解;建立了焊槍模糊PID自動控制系統,進行了Siumlink控制系統仿真,驗證了該控制系統具有良好的響應特性及穩定特性.(4)利用經過改造的真空電弧釬焊設備,采用變量替換的實驗方法,進行了引弧過程各影響因素的實驗分析,驗證了理論研究成果,得出了最有利于電弧建立的各影響因素的取值;進行了焊槍控制系統的實驗研究,實驗結果表明該模糊PID自動控制系統能夠很好的對弧長進行實時控制,具有良好的控制特性,驗證和完善了理論研究成果.展開

關鍵詞：真空電弧釬焊 引弧過程 焊槍機械手 模糊PID 數值模擬