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基于MSP430单片机的埋弧焊机数字控制系统的研究

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基于MSP430单片机的埋弧焊机数字控制系统的研究

作者：朱双春天津大学

学位级别：硕士

埋弧自动焊具有生产效率高、焊接质量好、劳动条件好等优点,在很多工业部门都有着广泛的应用。随着科技的发展,对焊接质量可控性的要求越来越高,模拟控制技术的埋弧自动焊机已经不能满足其要求,因此将数字控制技术引入到埋弧自动焊机的... 详细信息

埋弧自动焊具有生产效率高、焊接质量好、劳动条件好等优点,在很多工业部门都有着广泛的应用。随着科技的发展,对焊接质量可控性的要求越来越高,模拟控制技术的埋弧自动焊机已经不能满足其要求,因此将数字控制技术引入到埋弧自动焊机的控制系统,具有重要的理论意义和实际应用价值。本文在MZ-1000A晶闸管式埋弧自动焊机的基础上,设计了以单片机MSP430F149为控制核心的埋弧焊数字控制系统。根据埋弧自动焊数字控制系统的要求,设计了一套菜单式人机交互系统。该系统主要有下列功能:根据用户操作能够灵活地实现界面跳转;能够简单方便地对焊接参数进行设置和修改;可以手动送丝退丝,完成焊丝调整功能;实现焊接参数的动态显示以及焊接电源系统的状态显示。该系统具有界面友好、显示直观,操作方便等优点。设计了埋弧自动焊机数字控制系统的硬件电路和软件程序。硬件电路主要包括焊接电压、焊接电流采样电路;送丝机控制驱动电路;焊接电流给定电路;小车速度给定电路以及小车方向控制电路。在焊接电流给定和小车车速给定环节中采用了数字电位器,在此基础上通过单片机输出数字量给定控制信号经D/A转换成所需的给定信号电平,完成原先模拟旋转式电位器的给定功能。系统采用焊接电压反馈变速送丝控制,完成相应的PWM送丝机驱动控制电路设计,并编写相应的PWM驱动程序模块。焊接电压反馈变速送丝采用PI控制,利用MATLAB软件中的Simulink模块对系统进行了建模仿真,根据仿真结果和实验确定了PI控制参数;焊接收弧控制采用新的回走式收弧控制策略方法,即通过设定收弧控制阶段的焊枪与工件相对静止燃弧时间以及焊枪与工件相对于焊接方向回走时间来控制收弧效果。焊接实验表明,当把单片机输出送丝机控制驱动PWM信号占空比限制在0%0%时,在较宽的焊接参数变化范围内,焊接过程较为稳定,焊缝质量相对较好;采用回走式收弧控制策略能够得到较好的焊缝收尾处成型效果。

关键词：埋弧焊接电源变速送丝系统人机交互收弧控制单片机控制

汽车排气系统用SUH409L不锈钢焊接工艺研究

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电焊机 2012年第11期42卷 94-96页

作者：朱双春宝山钢铁股份有限公司研究院上海201900

采用不同焊接工艺对SUH409L不锈钢薄板进行TIG自熔焊接实验。结果表明,在各种工艺参数中,焊接电流对焊缝晶粒尺寸影响最大,焊接电流越大,晶粒越大,同时也容易导致拉伸测试试样断裂在焊缝位置,因此制定焊接工艺时应尽量控制焊接电流。

关键词： SUH409L 汽车排气系统 TIG

铁路货车用TCS345不锈钢焊接热影响区韧性分析

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焊接学报 2009年第12期30卷 97-100页

作者：王宝森马朝晖朱双春许轲宝钢研究院宝山钢铁股份有限公司上海201900

利用Thermol-cal软件获得一定成分体系下铁路货车用12%Cr铁素体不锈钢的相图,结合相图对12%Cr铁素体不锈钢的焊接过程进行分析.利用光学显微镜、扫描电镜分析12%Cr铁素体不锈钢的焊接热影响区为铁素体和马氏体以及碳、氮化物组成的粗晶... 详细信息

利用Thermol-cal软件获得一定成分体系下铁路货车用12%Cr铁素体不锈钢的相图,结合相图对12%Cr铁素体不锈钢的焊接过程进行分析.利用光学显微镜、扫描电镜分析12%Cr铁素体不锈钢的焊接热影响区为铁素体和马氏体以及碳、氮化物组成的粗晶区和细晶区两部分.结果表明,铁素体晶粒的尺寸与马氏体的含量是影响热影响粗晶区韧性的主要因素.当母材中的碳、氮化物颗粒尺寸在2-5μm时,具有最优的冲击性能; 当母材中碳＋氮含量为0.02%左右时,在文中试验条件下粗晶区的马氏体含量为40%,焊接接头粗晶区具有-22℃的最低韧脆转变温度.

关键词：铁素体不锈钢焊接粗晶区韧性

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奥氏体不锈钢焊接接头的疲劳性能分析

焊接 2012年第6期 54-56,76页

作者：王宝森朱双春宝山钢铁股份有限公司宝钢研究院上海市201900

采用单点法并在拉伸载荷的作用下,对304L和316L奥氏体不锈钢等离子弧焊接头的疲劳性能进行测试,得出应力比为0.1条件下的304L与316L奥氏体不锈钢焊接接头的疲劳极限分别为280 MPa和300 MPa;扫描电镜的观察显示奥氏体不锈钢焊接接头的疲... 详细信息

采用单点法并在拉伸载荷的作用下,对304L和316L奥氏体不锈钢等离子弧焊接头的疲劳性能进行测试,得出应力比为0.1条件下的304L与316L奥氏体不锈钢焊接接头的疲劳极限分别为280 MPa和300 MPa;扫描电镜的观察显示奥氏体不锈钢焊接接头的疲劳裂纹扩展区均可见疲劳条带,以穿晶方式扩展,为典型的韧性断裂特征。

关键词：奥氏体不锈钢等离子弧焊疲劳极限

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NiCrFe耐蚀合金焊接性研究

焊接 2017年第2期 28-30页

作者：王宝森朱双春宝钢集团中央研究院上海201900 同济大学材料科学与工程学院上海201804

NiCrFe耐蚀合金是未来高温、耐蚀设备制造首选材料之一。对UNS N08800耐蚀合金材料特点、焊接性进行分析,并采用焊条电弧焊的方法进行对接焊,通过组织观察、性能检测等方法得到相应工艺条件下的焊接接头性能,研究表明国产N08800钢种具... 详细信息

NiCrFe耐蚀合金是未来高温、耐蚀设备制造首选材料之一。对UNS N08800耐蚀合金材料特点、焊接性进行分析,并采用焊条电弧焊的方法进行对接焊,通过组织观察、性能检测等方法得到相应工艺条件下的焊接接头性能,研究表明国产N08800钢种具有很好的焊接性,一定工艺条件下得到焊接接头性能指标等同于国外同类产品,焊接热影响区晶粒组织没有显著粗化,均为单一奥氏体组织,且焊接热影响区的宽度很窄,为此类钢种的焊接应用提供借鉴。

关键词：耐蚀合金 N08800 焊接性

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等离子弧焊中电弧反翘现象的数值模拟

焊接学报 2007年第9期28卷 29-32,90页

作者：殷凤良胡绳荪高忠林朱双春天津大学材料科学与工程学院天津300072

根据流体的质量、动量、能量守恒方程,建立了穿孔等离子弧焊接过程中的等离子电弧三维数学模型,用磁矢量法求解磁场问题。模型包括了一部分喷嘴和钨阴极,小孔也被包含进模型中。利用ANSYS有限元分析软件求解模型,得到等离子电弧的温度分... 详细信息

根据流体的质量、动量、能量守恒方程,建立了穿孔等离子弧焊接过程中的等离子电弧三维数学模型,用磁矢量法求解磁场问题。模型包括了一部分喷嘴和钨阴极,小孔也被包含进模型中。利用ANSYS有限元分析软件求解模型,得到等离子电弧的温度分布,以研究等离子弧焊中电弧反翘现象。结果表明,等离子电弧反翘随小孔尺寸的增大而减弱,电弧尾焰随小孔尺寸的增大而增强;而适当的增加焊接速度以使小孔轴线与电弧轴线之间形成一定的偏差是形成等离子电弧反翘现象的必要条件;焊接电流主要是通过改变小孔尺寸而对电弧反翘产生影响。

关键词：电弧反翘等离子弧焊小孔模拟

基于插销试验法Q690高强钢焊接冷裂敏感性研究

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热加工工艺 2023年第23期52卷 45-49页

作者：朱双春曹莹吉荣亮江苏工程职业技术学院江苏南通226006 哈尔滨焊接研究院有限公司黑龙江哈尔滨150028

应用插销试验法研究Q690高强钢手工焊条焊接的冷裂敏感性,评估预热温度和焊接线能量对Q690临界断裂应力的影响。结果表明,采用线能量1.48 kJ/mm、不预热焊接时,临界断裂应力只有650 MPa,而采用线能量1.48kJ/mm、预热75℃焊接时,临界断... 详细信息

应用插销试验法研究Q690高强钢手工焊条焊接的冷裂敏感性,评估预热温度和焊接线能量对Q690临界断裂应力的影响。结果表明,采用线能量1.48 kJ/mm、不预热焊接时,临界断裂应力只有650 MPa,而采用线能量1.48kJ/mm、预热75℃焊接时,临界断裂应力提高到930 MPa,这是由于预热降低了焊接接头低温区的冷却速度,改善了粗晶区组织,提高了抗冷裂性能。采用线能量3.08 kJ/mm进行焊接,不预热时临界断裂应力为870 MPa,预热75℃情况下临界断裂应力为850 MPa,其热影响区粗晶区均为马氏体和贝氏体的混合组织,粗晶区脆化程度低,一定程度上提高了抗冷裂性能。但由于采用的线能量较大,特别是在预热情况下,热影响区软化区软化程度加重,降低了焊接接头的临界断裂应力。

关键词：低合金高强钢焊接冷裂纹插销试验法

高强不锈钢的研究现状及其在新能源汽车材料轻量化中的应用

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汽车工艺师 2023年第10期 27-29页

作者：朱双春江苏工程职业技术学院江苏南通226006

新能源汽车全生命周期低成本以及低碳排放设计理念的兴起,高强度、耐蚀性优良的高强不锈钢开始在新能源客车领域试水应用。在这样的背景下,全球各大钢企及一些学者已经开始布局新能源汽车用高强不锈钢的开发和研究,重点从成本、强度、... 详细信息

新能源汽车全生命周期低成本以及低碳排放设计理念的兴起,高强度、耐蚀性优良的高强不锈钢开始在新能源客车领域试水应用。在这样的背景下,全球各大钢企及一些学者已经开始布局新能源汽车用高强不锈钢的开发和研究,重点从成本、强度、韧性等方面突破现有不锈钢的局限,并同步考虑加工性能和使用性能,推进高强不锈钢在新能源汽车领域的推广应用。

关键词：高强不锈钢新能源汽车轻量化

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B304N奥氏体不锈钢焊条电弧焊与钨极氩弧焊焊接接头的冲击性能比较

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热加工工艺 2011年第3期40卷 178-179,182页

作者：朱双春王宝森淮凯文洪其宝山钢铁股份有限公司研究院上海201900

分别采用焊条电弧焊工艺和钨极氩弧焊工艺焊接B304N奥氏体不锈钢,并对焊接接头冲击性能进行测试,分析对比两者焊接接头焊缝、熔合线、热影响区的冲击性能。结果表明,钨极氩弧焊焊缝的冲击性能比焊条电弧焊焊缝的冲击性能要高一倍以上,... 详细信息

分别采用焊条电弧焊工艺和钨极氩弧焊工艺焊接B304N奥氏体不锈钢,并对焊接接头冲击性能进行测试,分析对比两者焊接接头焊缝、熔合线、热影响区的冲击性能。结果表明,钨极氩弧焊焊缝的冲击性能比焊条电弧焊焊缝的冲击性能要高一倍以上,其熔合线的冲击性能也好于焊条电弧焊,热影响区冲击性能接近。

关键词： B304N 焊条电弧焊钨极氩弧焊冲击性能