發(fā)布時間：2020-11-22 03:11

　　 介質盒是磁選機的核心部件,決定磁選機選礦的純度和效率。目前磁選機介質盒采用非熔化極氬弧焊,由人工焊接完成,不但生產(chǎn)效率低、勞動強度大、產(chǎn)品合格率低,而且氬弧焊對工人眼睛以及皮膚的傷害非常嚴重。因此,設計一臺焊接效率高、焊接質量好、合格率高的介質盒焊接設備對減小工人勞動強度,降低企業(yè)成本,提高企業(yè)競爭力具有重要意義。介質盒是由三塊鎳鐵合金板和若干軟磁合金棒組裝而成,目前人工焊接采用的焊接工藝都是根據(jù)經(jīng)驗進行選擇,焊接質量差,產(chǎn)品合格率低。因此,本文首先研究焊接電流、焊接速度、氬氣流量、噴嘴直徑、弧壓等焊接工藝對焊接質量的影響,然后選出對焊接質量影響較大的三個工藝參數(shù)(焊接電流、焊接速度、弧壓),采用正交試驗法對其進行優(yōu)化,確定最優(yōu)焊接工藝參數(shù),最后通過實驗驗證工藝優(yōu)化結果。由于介質盒焊接順序對介質盒焊接變形量有較大影響,所以本文首先使用有限元分析軟件ANSYS對介質盒合金板單道焊縫的溫度場、應力場和變形場進行分析,得出TIG焊接對介質盒合金板應力和變形的影響,然后利用非線性有限元分析方法對介質盒合金板不同焊接順序進行仿真分析,定性的比較不同焊接順序下介質盒合金板的縱向變形量和橫向變形量,得到最小形變量的焊接順序,最后通過實驗驗證仿真分析的結果。經(jīng)過對介質盒結構、焊接工藝和質量分析,本文設計了介質盒專用直角坐標焊接設備。該設備采用移動龍門式雙臂雙焊槍對稱的機械結構,能夠實現(xiàn)介質盒雙面對稱位置的同時焊接,減小了介質盒焊接變形,提高了焊接效率。焊接設備采用滾珠絲杠、齒輪齒條、直線滑軌等機械結構和伺服電機實現(xiàn)X軸、Y軸、Z軸三個方向的直線運動,開發(fā)成本低,運動精度高。為降低開發(fā)成本,縮短開發(fā)周期,本文采用模塊化設計的方法對焊接設備的控制系統(tǒng)進行設計,分別完成主控模塊、弧壓采集模塊、弧壓調距模塊、人機交互模塊的設計。由于介質盒焊接熱變形導致弧壓(焊槍鎢極到焊點的距離)非線性變化,影響焊接質量,所以本文進行弧壓調距系統(tǒng)的設計。弧壓調距系統(tǒng)通過檢測弧壓來調節(jié)焊槍鎢極到焊點的距離(弧壓與鎢極到焊點的距離成正比例關系),使其穩(wěn)定在合理的范圍�；�壓調距系統(tǒng)采用LMS濾波算法(最小均方自適應濾波)和專家PID控制算法,實現(xiàn)對焊接弧壓精準測量和調節(jié),并使用matlab軟件建立弧壓調距系統(tǒng)的函數(shù)模型,進行仿真分析。通過實驗得出其弧壓控制精度達到±1V。
【學位單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TD457;TG457.2
【部分圖文】：

介質盒焊接是將磁棒兩端分別焊接在軟磁合金板的表面（如圖1.1（b）所示），對工人的焊接技術要求較高，而且，采用的 TIG 焊接方式對工人皮膚和呼吸道損傷較大。根據(jù)調查，國內(nèi)磁選機生產(chǎn)廠家熟練的焊接工人每小時最多能夠焊接 3～5 個介質盒，焊接速度較慢，且焊接質量差，合格率低。（a）介質盒焊前圖（b）介質盒焊后效果圖圖 1.1 介質盒焊接前、后效果圖焊接過程就是材料屈服過程，它具有三個明顯的特征：多變、瞬態(tài)、高溫熱集中，介質盒的焊接過程中會產(chǎn)生殘余應力和焊接變形。焊接殘余應力對介質盒的結構和工作

介質盒三維圖

ず附擁?3 到 4 倍；焊瘤缺陷 焊漏缺陷 漏焊缺陷圖 2.2 焊接缺陷圖2.2 介質盒焊接方式的選擇焊接是工業(yè)生產(chǎn)中常用的加工方式，目前，常用的焊接方式有：手工電弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、金屬極氬弧焊、二氧化碳氣體保護焊、激光焊等。不同焊接方式的特點及適用場合如下：（1）手工電弧焊。手工電弧焊操作靈活，使用性廣泛，但是勞動強度大，質量穩(wěn)定性差；適于焊接 3mm 以上的碳鋼、鋁和低合金鋼等。（2）埋弧焊。埋弧焊焊接速度要比手工電弧焊快，是其焊接速度的 3 至 5 倍；焊接質量高，勞動強度低；適合焊接長直位置的橫焊縫；常用于焊接合金鋼和碳鋼的中、厚板。（3）金屬極氬弧焊和鎢極氬弧焊。焊接速度快，焊接表形相對較小，明弧便于操作；適用于焊接易氧化的鋁、鈦及其合金，以及鎳鐵合金、不銹鋼等。
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本文編號：2894015