D1219 mm管道山地自动焊系统研制及应用

针对长输管道山地自动焊施工技术难题,研制了D1219 mm柔性内焊机、热煨弯管坡口机、吊管机、焊接工程车等山地系统焊接施工装备;同时试制加长型热煨弯管,满足了热煨弯管与直管自动焊和AUT检测要求。在水平0°和斜30°位置,钢级L555M,D1219 mm×18.4 mm直管与D1219 mm×22 mm加长型热煨弯管组对后,采用山地柔性内焊机、双焊炬自动焊机进行了自动焊工艺试验,无损检测、力学性能试验结果均合格。山地柔性内焊机在川气出川二线山区段进行了工业化应用,实现了从山底到山顶、通过加长型热煨弯管、再从山顶到山底的不留断点连续自动焊的施工。

铝合金增材制造工艺研究现状

随社会的高速发展,对铝合金增材制造技术提出了更高的要求,该技术亟需在制造精度和力学性能方面产生重大突破。对此,本文以控形和控性两方面为切入点,综述了本领域的前沿调控技术。其中,成形精度不足表现在电弧熔丝增材制造领域,调控方式主要为减少不必须的热输入,或通过反馈调节工艺参数,及时修正制造精度。在性能调控方面,本文首先对气孔、裂纹等缺陷形式的控制方法进行概述,包括以引入元素或能场的方式,配合工艺参数优化,抑制或消除这些常见缺陷。与此同时,进一步介绍了元素的引入会形成利于强度提升的强化相,能场的能量输入造成初生晶粒的破碎而利于晶粒细化,结合适当的热处理工艺调控,可实现构件的力学性能的大幅度提升。

评定CO_2电弧焊电源动特性的统计分析法

熔滴短路过渡的CO2 焊 ,其焊接过程的电信号是随机的 ,并且是各种电弧物理现象丰富信息的载体。对于随机信号采用统计分析方法 ,便于把信号化为简缩和容易理解的形式 ,反映整体焊接过程的情况 ,并提取出与实际焊接效果相关的特征信息 ,用明确的图、表表示出来 ,据此可望对电源的动特性进行客观的评定。因此 ,本文阐述了电弧焊统计分析方法的原理 ,进行了CO2 电弧焊电源动特性的试验研究 ,在此基础上 ,研究利用统计分析提取评定弧焊电源动特性的特征信息的方法 ,提取了评定动特性的统计特征信息及其特征向量。研究结果表明 ,当动特性发生变化时 ,统计特征向量中各特征信息的显著性亦按一定的规律变化 ,这为根据各统计特征信息的变化评定弧焊电源的动特性奠定了基础。

电弧传感器理论模型及信息处理

首先根据有关气体保护焊电源电弧系统的现有理论推导出导电嘴至工件距离Ｈ与电弧电流Ｉ之间关系的静态及动态理论模型，并由试验数据回归得出模型参数。进而提出通过平均电流控制焊炬高低位置、电弧高速扫描坡口的电流变化来控制焊炬横向位置的电弧传感及闭环控制方案。着重研究了对于干扰严重的实际电流波形如何进行滤波，以及判断焊炬焊缝横向高低偏差的最佳信息处理方法以提高灵敏度可靠性与稳定性。

双闭环单片机波控逆变CO_2焊机系统

详细论述了基于Intel 80C196KC 16位单片机控制基础之上 ,进行波形控制的逆变CO2 焊机系统 ,包括系统构成、电源主电路及驱动电路、单片机控制系统、参数设置与显示、送丝及时序控制等。介绍了软件进行波形控制的基本方案及控制算法。简单地阐述了双闭环控制的基本调节原理 ,给出了双闭环控制下短路过渡CO2 焊焊接电流电压波形 ,并通过工艺试验对各种波形进行了初步的探讨 ;在此基础上阐述了多波形控制CO2 焊的可能性 ,以满足不同焊接工艺的需要。试验结果表明双闭环单片机波控逆变CO2 焊机系统具有良好的控制性能 ,且结构简单和容易操作。

脉冲MIG焊铝工艺特性的研究

在数字化脉冲MIG焊机大量实验的基础上,通过高速摄像分析了脉冲MIG焊铝的一脉一滴熔滴过渡特点,总结出了铝的一脉一滴脉冲参数选择规律,并提出了一种新的铝的线性送丝速度模型。

一种实用新型CO_2弧焊PWM送丝调速系统

介绍了一种利用SG35 2 4芯片设计的CO2 弧焊机送丝调速电路。SG35 2 4芯片是一种最常用的性能优良的专用PWM脉宽调制芯片 ,通过其可实现送丝机通断控制 ,电枢电压负反馈控制和速度调节控制。较之传统晶闸管调速电路 ,该电路结构简单 ,调速性能更佳。通过网压波动试验 ,电机冷热态变化试验及焊枪阻力试验 ,验证了该调速电路的可靠性。送丝速度变化率在三种情况下均小于 10 % ,符合JB/T874 8- 1998,MIG/MAG弧焊机标准要求。该电路已应用于NBC - 5 0

箱型钢结构轨道式焊接机器人D-H模型与连续轨迹规划

针对箱型钢的结构特征和焊接过程特点,设计了一款5自由度的轨道式焊接机器人,用于箱型钢结构安装现场的自动化焊接.采用D-H法,建立了机器人运动学模型,并通过特定的代数方法进行了逆运动学求解,推导出了焊枪末端的空间位姿参数与焊接机器人各关节变量的解析关系模型.在此基础上,采用连续路径运动的轨迹规划法,在给定焊枪末端轨迹时,对各关节的运动情况进行了MATLAB仿真研究.结果表明,导出的逆运动学求解模型可用于箱型钢结构焊接机器人的连续运动轨迹和姿态规划和控制,为实施机器人的运动控制奠定了基础.

铝合金脉冲MIG焊动态特性自适应控制

铝合金因其独特的物理性质 ,在引弧短路与熔滴过渡短路、脉冲峰值阶段与脉冲基值阶段对脉冲熔化极惰性气体保护 ( MIG)焊有不同的动特性要求 .据此提出了焊接过程中根据不同的焊接状态输出不同的动特性 ,满足铝合金 MIG焊对动特性要求 .采用短路电流控制器和动态电子电抗器 ,实现了脉冲 MIG焊动态特性的自适应控制 .具有动态特性自适应控制的脉冲 MIG焊机引弧成功率高、电弧挺度好。

大型构件水下焊接机器人系统

针对水下焊接环境要求,设计了一种履带式水下焊接机器人系统,该系统由机器人本体机构、激光视觉传感器、控制系统和焊接系统组成.机器人本体机构由履带式移动平台和焊枪调节机构构成,运动灵活可靠,满足水下焊接焊缝跟踪要求.完成了视觉传感器部件选型及光路设计,实现水下环境的焊缝自动识别.设计了基于PLC机器人控制系统和协调控制方法,实现水下环境的焊缝跟踪控制.同时在水下焊接试验平台完成焊接跟踪试验.结果表明,机器人运行稳定,焊缝成形较好,焊接质量满足要求.

CO_2焊接过程动态信号的特征分析

利用小波分析方法 ,对所采集的CO2 焊接电流、电弧电压和电弧声波进行了信号降噪处理和奇异点分析 ,提取不同频率范围的声波能量作为表征焊接过程状态变化的特征向量。采用统计学方法研究了特征值集合与焊接飞溅的相关性 ,完成了特征集合的评价与降维 。

CO_2弧焊熔滴过渡过程的特征及其定量评价

研究了ＣＯ２焊接熔滴短路过渡特征参数及其统计规律，结果表明各特征参数对ＣＯ２焊接短路过渡过程变化的敏感程度不一致，某些特征参数的敏感性比短路过渡频率更强烈。为综合考虑这些参数的影响，以特征参数综合值来描述和实时评判ＣＯ２焊接短路过渡过程，得到一个能全面定量描述和评判ＣＯ２焊接过程的综合评价函数。试验和评判表明，该评价函数能够对ＣＯ２焊接短路过渡过程的不同规范状态给予综合评价。

CO2焊不同过渡形态下电流信号的近似熵分析

介绍了非线性参量近似熵的理论及算法,提出由近似熵的角度分析CO2焊不同过渡形态下稳定性的思想。在合适的参数匹配条件下,逐渐增大送丝速度,使过渡过程依次出现稳定的短路过渡、瞬时短路过渡以及潜弧过渡时,通过计算其电流信号的近似熵大小及方差来研究CO2焊过程稳定性的特征。结果表明,在不同的过渡形态下,近似熵可作为焊接过程稳定性的评判标准,即近似熵越大、方差越小,焊接过程就越稳定。完善了近似熵作为稳定性评判标准的理论,促进该理论进一步的应用。

双丝脉冲熔化极气体保护焊的数字化协同控制

为解决双丝熔化极气体保护焊(GMAW)中焊接过程不稳定、焊接效率易波动的问题,采用高速单片机80C320与80C552构成双微机协同控制器,分别控制主、从软开关逆变式脉冲焊接电源,借助现场总线通信协议,通过软件的方式协调主、从电源的工作;同时,采用模糊控制方法对双丝弧长进行闭环控制.从而使主、从电弧分别获得频率一致、峰值相差180°的脉冲电流,有效减少了电弧之间的干扰,使焊接过程稳定,焊缝成型良好.实验结果表明,数字化协同控制灵活性大,可使双丝脉冲GMAW过程稳定.

双丝脉冲MIG焊脉冲频率变化时的熔滴过渡特征

从双丝焊电弧和熔滴过渡的特殊性入手,引出了脉冲喷射过渡。借助自主研发的电焊机双丝脉冲协调控制器以及高速摄像系统和电信号采集系统,获得了焊接过程中一系列电流波形和熔滴过渡的高速摄像图片,据此讨论了脉冲频率变化时,双丝脉冲MIG焊焊接过程中产生的一脉一滴、一脉多滴和多脉一滴的熔滴过渡特征。

基于数字信号处理的CO_2短路过渡数字信息控制

提出了数字信息控制 CO_2 短路过渡稳定性的思想 ,研制了基于数字信号处理 (DSP)芯片信息化控制的 CO_2 焊机 .讨论了用 DSP芯片对焊接过程信息进行实时处理的 DSP硬件设计、软件编程及电弧电压、电流信号的数字信号处理模式等内容 .试验证明 ,研制的数字化、信息化控制 CO_2焊机工作稳定可靠 ,能较好地满足工艺性能 .

高频脉冲TIG焊电弧的阳极行为

本文首次测定了高频脉冲TIG焊电弧阳极的平均电流密度分布及其中心电流密度动态过程,研究其变化规律并建立了数学模型,从而探明了高频脉冲TIG焊电弧的高频压缩机理.本文还利用自制的微压测试装置,研究了高频脉冲TIG焊电弧阳极轴向压力的分布,建立了数学模型.试验研究表明,高频脉冲TIG焊电弧阳极能量密度高,阳极轴向压力适中,适宜焊接精密超薄结构,推荐脉冲频率为20KHZ左右.

交流发电逆变式直流弧焊两用机的研制

介绍了由柴油机作为动力机的发电 -电弧两用机 ,它具有交流发电和直流弧焊双重功能的 ,发电机绕组独特的设计使SMAW (Shieldedmetalarcwelding)电源成为无变压器逆变电源 ,因而具有极大优越性。分析了SMAW电源电路及其特性。

基于BP神经网络和遗传算法的大功率脉冲电源优化设计

短电弧脉冲电源的性能指标对短电弧加工工件工艺性有着十分重要的影响.文中通过建立脉冲电源的Matlab仿真模型,利用模型仿真数据对电源神经网络模型进行训练,结合基于目标加权法的遗传算法对电源参数进行优化,指导短电弧样机电源参数的修改,并进行了启动性试验和负载突变试验.结果表明,采用BP-GA算法优化的短电弧电源不仅可以减少了系统调试时间、节约调试和试验成本,并且具有输出电压平稳,受外界干扰小,响应速度快等优点.

CO_2电弧焊动态特性的仿真研究

利用MATLAB仿真软件建立起CO2 电弧焊的动态模型 ,重点分析了电源输出回路的电感对其动态性能的影响 ,并比较了不同数值的线性电感以及可饱和电感。