超音頻脈沖方波變極性TIG焊控制及應用研究

　　由于鋁合金材料具有熱導率和氫溶解度高、易氧化等物理特性，采用傳統(tǒng)變極性TIG焊接工藝對其進行焊接加工時，容易出現(xiàn)裂紋、氣孔及熱影響區(qū)軟化等缺陷。作為鋁合金焊接工藝優(yōu)化的有效手段，集超音頻脈沖調(diào)制功能和變極性功能于一體的超音頻脈沖方波變極性TIG焊接電源，在焊接接頭性能等方面具有明顯效果。基于所采用的三級并行級聯(lián)復合結(jié)構模式主電路，提出了一種由DSP CPLD產(chǎn)生PWM的實現(xiàn)方案，實現(xiàn)了具有快速電流沿變化速率且過零無死區(qū)的復合超音頻脈沖變極性方波電流輸出，并且可柔性化實現(xiàn)多種焊接模式。通過高強鋁合金電弧壓力試驗和焊縫成形試驗，分析了典型電流特征參數(shù)對電弧壓力和焊縫成形的影響規(guī)律。基于該電流特征參數(shù)一元化調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)匹配方案，進一步完善了復合超音頻脈沖方波變極性TIG焊接工藝參數(shù)自動給定功能。以高強鋁合金材料為試驗對象進一步開展自動焊接試驗研究，對試驗所得焊接接頭進行焊縫成形和缺陷檢驗、顯微組織以及力學性能檢測，試驗結(jié)果表明，超音頻脈沖方波變極性TIG焊對消除氣孔缺陷、細化晶粒以及提高焊接接頭質(zhì)量方面具有顯著效果。

　　李偉，男，工學博士，副教授，碩士生導師。2015年畢業(yè)于北京航空航天大學材料加工工程專業(yè)，獲博士學位。目前擔任北京石油化工學院電氣工程及其自動化專業(yè)負責人，主要從事特種焊接電源、故障診斷與檢測技術方向的理論與實驗研究，具有豐富的電氣設備與裝置研發(fā)經(jīng)歷。