机械工程学报

作者：詹家通, 刘志忠, 叶雄越, 石永华, 钟少涛

单位：1. 华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510640;2. 广东福维德焊接股份有限公司 广州 510700

关键词：9%Ni钢,K-TIG焊,数字环路控制,外加磁场,多模态；

基金：广西重点研发计划(桂科AB24010123),新能源汽车新型冷板集成结构铝合金电池下箱体研发及产业化(20241394),国家重点研发计划(2023YFC2809800),2023年度深圳高新区龙华园区创新平台建设(11003a20241221fcbb079)资助项目。

为了解决9% Ni钢中厚板高效K-TIG打底焊导致的热量集中、熔池下漏及侧壁不熔合等焊接难题，提出采用外加辅助磁场优化焊缝成形质量。首先根据励磁线圈的物理特性选定了磁控电源功率主电路的拓扑结构，设计了其电感电容参数，结合正弦脉宽调制(Sine pulse width modulation,SPWM)技术，阐述了多模态电流产生原理，并在Simulink中搭建了仿真电路从理论上论证其可行性。随后以STM32F103为主控芯片，设计了相应的数字环路控制算法，实现了直流、脉冲、交流正弦等任意可调的多模态电能输出。最后利用该磁控电源进行了9% Ni钢中厚板K-TIG打底焊接试验，结果表明外加交变纵向磁场可促使电弧旋转摆动，有效避免了传统K-TIG焊热量集中造成的下漏、侧壁不熔合等缺陷，对焊缝成形质量优化效果良好。进一步地，建立了相应的三维电弧数值计算模型，阐明了外加交变磁场对K-TIG焊接电弧的影响机理。

来源：2026年第2期

《机械工程学报》期刊编辑部

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