本文關(guān)鍵詞：高頻微振激光焊接平臺控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文在探討了振動焊接和激光焊接發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,針對目前振動焊接應(yīng)用范圍不廣且主要集中于低頻率和傳統(tǒng)焊接領(lǐng)域,而激光焊接雖已廣泛應(yīng)用但其接頭質(zhì)量仍有進一步提高的必要,考慮將振動焊接與激光焊接相結(jié)合,以期結(jié)合兩者優(yōu)點進一步優(yōu)化激光焊接頭組織,同時亦拓展振動焊接在高能束焊接領(lǐng)域的應(yīng)用。此外,考慮到激光焊的焊接熱循環(huán)快、接頭狹窄且深寬比大的特點,使用超磁致伸縮激振器代替?zhèn)鹘y(tǒng)偏心輪式激振器,大幅提高振動頻率,且直線往復(fù)式的振動形式也使得振動能量更加集中。對振動平臺的控制其實質(zhì)是對激振器的控制,而激振器中由GMM棒、激勵線圈和導(dǎo)磁部件等組成了振動發(fā)生核心部分。不同尺寸、形狀、材料特性的焊件其所需的激光參數(shù)和振動參數(shù)不盡相同,為了使激振器具有更廣的適用范圍,需使其能在寬頻帶、長時或短時反復(fù)的情況下穩(wěn)定工作。故本文中對長時和短時反復(fù)這兩種情況下激勵線圈的相關(guān)參數(shù)進行計算,并得到了電壓恒定時的頻率-電流關(guān)系曲線以及不同頻率下的電流-加速度關(guān)系曲線。此外,為了進一步提高激振器的效率,應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對GMM激振器核心部分的磁感應(yīng)強度分布進行模擬,比較了有無導(dǎo)磁部件的情況下磁力線的分布,并得到了GMM棒沿軸線方向上的磁感應(yīng)強度值變化曲線。在確定激勵線圈參數(shù)的基礎(chǔ)上,本文搭建了兩種超磁致伸縮激振器控制平臺。其一為基于函數(shù)信號發(fā)生器和音頻功放的控制平臺,電壓、電流和振動加速度等參數(shù)需分別讀取。其二為基于LabVIEW虛擬儀器軟件、計算機聲卡、音頻功放和加速度感應(yīng)芯片的波形發(fā)生器和振動加速度信號采集電路。應(yīng)用計算機強大的計算能力及LabVIEW的圖形化、易擴展、操作直觀等優(yōu)勢,以及聲卡價格便宜、性能穩(wěn)定夠用的優(yōu)點,不但大大方便了各類參數(shù)的設(shè)置,而且還能記錄整個焊接過程中振動加速度隨時間變化的曲線。最后,對高頻微振激光焊接的工藝效果進行了研究。檢驗了自制的高頻微振平臺控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性;同時,結(jié)果表明在常規(guī)激光焊中施加高頻振動不但有助于破碎焊縫中的柱狀樹枝晶起到細化晶粒的目的,對提高焊縫顯微硬度、減小焊縫裂紋傾向也有明顯的作用。
【關(guān)鍵詞】：激光焊接 高頻振動 超磁致伸縮 LabVIEW 聲卡
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG456.7
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向13-19
• 1.2.1 激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向13-15
• 1.2.2 振動焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向15-17
• 1.2.3 超磁致伸縮執(zhí)行器（Giant Magnstostrictive Actuator，GMA）的研究與應(yīng)用17-19
• 1.3 本文研究目的及主要內(nèi)容19-20
• 1.4 本文的技術(shù)路線20-22
• 第二章 超磁致伸縮激振器的設(shè)計22-44
• 2.1 磁致伸縮原理及特性22-24
• 2.2 超磁致伸縮激振器性能參數(shù)的確定24-28
• 2.2.1 GMM的選擇24-26
• 2.2.2 GMM激振器振幅的計算26
• 2.2.3 GMM激振器相關(guān)力學(xué)參數(shù)的計算26-28
• 2.3 滿足不同焊接條件的激勵線圈參數(shù)設(shè)計28-35
• 2.3.1 激勵線圈及繞線柱幾何尺寸計算28-29
• 2.3.2 電流密度、激勵電流和導(dǎo)線直徑計算29-30
• 2.3.3 線圈匝數(shù)計算30-31
• 2.3.4 激勵線圈電阻和電感計算31-33
• 2.3.5 激勵線圈感抗和阻抗計算33-35
• 2.4 基于ANSYS的磁路控制35-42
• 2.5 本章小結(jié)42-44
• 第三章 超磁致伸縮激振器的控制平臺搭建44-67
• 3.1 基于函數(shù)信號發(fā)生器和音頻功率放大器的控制平臺44-49
• 3.1.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計44-45
• 3.1.2 電路設(shè)計45-47
• 3.1.3 控制系統(tǒng)試驗測試47-49
• 3.2 基于LabVIEW和聲卡的波形發(fā)生器和振動加速度信號采集電路49-66
• 3.2.1 虛擬儀器與LabVIEW49-50
• 3.2.2 PC聲卡用于信號輸出和數(shù)據(jù)采集的可行性50-52
• 3.2.3 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計52-53
• 3.2.4 基于LabVIEW和聲卡的波形發(fā)生器53-57
• 3.2.4.1 虛擬函數(shù)發(fā)生器及LabVIEW中的波形函數(shù)53
• 3.2.4.2 LabVIEW中用于聲卡信號輸出的函數(shù)53-54
• 3.2.4.3 波形發(fā)生器的前面板設(shè)計54-55
• 3.2.4.4 波形發(fā)生器的程序框圖設(shè)計55-56
• 3.2.4.5 硬件連接與校驗56-57
• 3.2.5 基于LabVIEW和聲卡的振動加速度采集電路57-66
• 3.2.5.1 硬件的選擇57-60
• 3.2.5.2 聲卡電壓標(biāo)定60-61
• 3.2.5.3 LabVIEW中用于音頻信號采集的函數(shù)61-62
• 3.2.5.4 振動加速度采集程序的前面板設(shè)計62-63
• 3.2.5.5 振動加速度采集程序的程序框圖設(shè)計63-64
• 3.2.5.6 硬件連接與校驗64-66
• 3.3 本章小結(jié)66-67
• 第四章 基于超磁致伸縮激振器的振動平臺在高頻微振激光焊接中的應(yīng)用67-75
• 4.1 試驗?zāi)康?/span>67-68
• 4.2 試驗材料與方法68-69
• 4.3 試驗結(jié)果與分析討論69-74
• 4.3.1 宏觀成形69-70
• 4.3.2 微觀組織70-72
• 4.3.3 顯微硬度72-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 第五章 總結(jié)與展望75-77
• 5.1 論文工作總結(jié)75-76
• 5.2 相關(guān)工作展望76-77
• 參考文獻77-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果82-83
• 致謝83-84

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本文編號：328665