CO_2焊接过程熔滴过渡频率的Fuzzy/PID控制

在单片机控制IGBT逆变电源的基础上 ,建立了CO2 焊接过程熔滴过渡频率的Fuzzy/PID控制系统 ,并对其系统结构、控制原理和控制算法进行了描述。本系统通过调节波形参数从而改变燃弧时间来控制熔滴过渡的频率 ,当熔滴过渡频率的误差较大时 ,采用Fuzzy控制方法 ,而在误差较小时采用PI控制方法。本系统还在Fuzzy控制过程中引入了控制参数自学习功能 ,保证了不同焊接规范时控制系统的动态响应和静态精度。焊接试验表明 ,当焊接过程中干伸长发生变化时 ,控制系统能够自动调整波形参数 ,保持熔滴过渡频率的稳定 。

外加纵向低频磁场对CO_2焊过渡频率的影响

为了减少CO2焊飞溅,采用了外加磁场发生装置研究了磁控CO2气体保护焊技术,探讨了外加纵向低频磁场对熔滴过渡频率的作用机理,通过分析试验数据,明确了所需的外加纵向低频磁场参数,并探索熔滴在外加磁场作用下的受力情况.结果表明,一定的外加纵向磁场参数下,熔滴过渡频率显著提高,CO2焊飞溅降低;当激磁电流为2 A、磁场频率为60 Hz时,熔滴过渡频率高,飞溅率低,电弧形态稳定.因此,可以通过外加纵向低频磁场来提高熔滴过渡频率并降低飞溅.

焊接规范对CO_2弧焊过程熔滴短路过渡频率及其稳定性的影响

对细丝 CO2 弧焊的熔滴过渡及其电弧行为进行了试验研究 ,分析了弧焊过程的稳定性和分散性 ,得到了主要焊接规范弧压、电流对熔滴短路过渡频率影响的统计规律和二维稳定域 ,由此规律得到的给定电流的弧压初选推荐值 。

外加纵向磁场对CO_2焊短路过渡频率的影响

针对CO2气体保护焊熔滴短路过渡时飞溅大,短路过渡频率不稳定的特点,引入与焊枪同轴的直流外加纵向磁场对熔滴短路过渡过程进行控制。通过AH-XIX型汉诺威焊接质量分析仪对不同规范焊接参数和不同磁感应强度下施焊时电弧信号的采样,实验得出当磁感应强度在一定范围时,电弧信号稳定,短路频率十分均匀且偏高。讨论了外加纵向磁场改善电弧形态和熔滴短路过渡的受力方式对过渡频率的影响。

熔滴短路过渡频率对CO_2焊接过程稳定性的影响

在依次改变送丝速度v_e。电弧电压U_a、保护气体流量Q、焊接速度v_w和焊丝伸出长度l_e等多种工艺参数的条件下,基于数值分析,全面评估了CO_2焊接过程熔滴短路过渡频率与焊接过程稳定性的定量关系,证明了在改变送丝速度v_e、电弧电压U_a和焊丝伸出长度l_e的条件下,熔滴短路过渡频率f与焊接过程的稳定性成正相关关系,而在改变保护气体流量Q和焊接速度v_w的条件下,熔滴过渡频率f却失去了表征焊接过程稳定性的能力,不能够作为焊接过程稳定性的评价指标。

近似熵与熔滴过渡频率对表征CO_2焊短路过渡过程稳定性的不同影响

基于不同电弧电压、气体流量、焊接速度下短路过渡CO2焊的焊接电流时间序列,利用P incus算法,评估了焊接电流的近似熵,分析了近似熵与熔滴过渡频率对表征焊接过程稳定性的不同影响.试验与数值分析证明在上述三种工艺条件下近似熵越大,焊接过程的稳定程度越高,然而熔滴过渡频率与焊接过程的稳定性变化趋势难以取得一致,因此焊接电流近似熵比熔滴短路过渡频率更为准确地刻画了焊接过程稳定性的动态变化,用于定量表征焊接系统的稳定性时优于熔滴过渡频率.

熔滴短路过渡频率测量装置制作及其在教学中的应用

阐述了CO2焊熔滴短路过渡时电弧电压波形的形成及特点,且据此特点制作了熔滴短路过渡频率测量装置。并介绍了其工作原理和在实验教学中的应用。

Nd:YAG激光+P-GMA复合热源焊接过程中激光对熔滴过渡频率和电流的影响

通过试验研究了在Nd:YAG激光+脉冲金属熔化极气体保护焊电弧(P-GMA)复合热源焊接过程中激光对熔滴脉冲过渡频率和脉冲电流的影响。研究结果表明,对于熔滴脉冲过渡,电流较小时,将激光能量加入到脉冲金属熔化极气体保护焊(P-GMAW)中,将会有助于提高熔滴过渡频率和焊接过程的稳定性;而在电流较大时,激光能量的加入将会不同程度地降低熔滴过渡频率;而激光能量的加入,对P-GMAW电流具有一定的减小作用,但其影响很弱。分析认为,激光通过材料蒸发反冲作用力和激光致等离子体与电弧等离子体的相互作用两种途径来影响熔滴过渡频率,而仅通过两种等离子体之间的相互作用来影响P-GMAW电流。

铝合金脉冲MIG焊接熔滴过渡行为的声发射信号时频域表征

通过在线检测铝合金脉冲MIG焊接过程的结构负载声发射信号,研究熔滴过渡模式和行为的时频域表征.结果表明,熔滴过渡声发射信号波形以及熔滴过渡声发射事件的有序性和周期性可以反映脉冲MIG焊接过程熔滴过渡的稳定性和周期性.随着脉冲频率和焊接热输入的增大,熔滴过渡模式由短路过渡转变为射滴过渡,过渡熔滴体积得到逐步细化,表现出递减的声发射能量释放特征.当熔滴过渡为短路过渡模式时,熔滴过渡声发射信号的频域范围较宽,且较为集中在高频部分;当熔滴过渡为射滴过渡模式时,熔滴过渡声发射信号的频率分布范围更窄,且集中在低频部分.随着熔滴过渡模式由短路过渡模式逐渐转变为射滴过渡模式,由熔滴过渡引入的能量变化呈现出先减小再增大的趋势.

超高强度钢激光-MAG复合焊熔滴过渡研究

采用高速摄影技术对超高强度钢激光-MAG复合焊接过程中激光功率、光丝间距、MAG电流对熔滴过渡形态的影响进行研究。结果表明:随激光功率、光丝间距的增大,熔滴过渡频率先增大后减小;随MAG电流的增加,熔滴过渡频率逐渐增大。当激光功率为3 kW、光丝间距为2 mm、MAG电流为220 A时,熔滴过渡最稳定,过渡频率最快,过渡方式为喷射过渡。

CO_2保护碱性药芯焊丝熔滴过渡及影响因素

研究了CO2 保护碱性药芯焊丝的熔滴过渡形式和焊接工艺参数、药芯粉成分对熔滴过渡形式的影响 .结果表明 ,CO2 保护碱性药芯焊丝的熔滴过渡形式可分为短路过渡、粗滴排斥过渡和细颗粒过渡 .药芯焊丝熔化时存在液态渣柱 ,影响熔滴的短路过渡和粗滴排斥过渡 .随焊接电流、电压的增加 ,熔滴从短路过渡逐渐转变成粗滴排斥过渡 ,最后变成细颗粒过渡 .随药芯粉中氟硅酸钠的增加或萤石的减少 ,熔滴的平均直径减小 ,过渡频率增加 .硅铁、锰铁和铝镁合金均能降低熔滴中氧的含量 ,使熔滴粗化和过渡频率降低 .

超声-MIG焊接铝合金熔滴过渡行为

对铝合金超声-MIG焊接熔滴过渡行为做了系统研究.试验主要关注在超声作用下,铝合金焊接中熔滴过渡行为的变化.通过对熔滴过渡过程的观测和分析,结果表明,对于短路过渡形式,熔滴受到超声辐射力的阻碍作用,熔滴的体积增大,过渡频率降低,焊接电弧收缩,弧长缩短,挺度增加,亮度增大;在大滴过渡和射滴过渡时,熔滴过渡频率大幅增加,熔滴尺寸减小,这也是超声辐射力作用在熔滴上的影响造成的;而且超声作用后的熔滴形态发生复杂变化,焊接过程的不稳定性增大.

超声-MAG复合焊接的熔滴过渡行为

文中对低碳钢超声-MAG焊接熔滴过渡行为做了系统分析.试验主要关注在超声作用下,低碳钢焊接中熔滴过渡行为的变化.对熔滴过渡过程进行观测和分析.结果表明,超声波会使MAG焊熔滴过渡分布区间发生改变,短路过渡对电压电流的适应性更强,大滴过渡电压升高,中等电流电压下不稳定的过渡得到一定程度的改善;对于不同的过渡形式,超声均可以增加其熔滴过渡频率,改变熔滴尺寸及形态,使熔滴以更小的尺寸、更高的频率过渡到熔池中;与普通MAG焊相比,超声-MAG焊的电流信号波动较小,熔滴过渡过程更稳定.该分析对于超声辅助电弧焊接技术的发展与应用是一个重要补充.

双电弧集成冷丝复合焊中熔滴过渡及焊缝成形机理

试验搭建了双电弧集成冷丝复合焊系统,研究了不同电参数匹配下的焊接过程.结果表明,两熔化电极在直流模式下的熔滴过渡类型分为三种:短路过渡、短路+大滴过渡和大滴过渡.当电弧电压较低时,过渡类型为短路过渡;随着电压逐渐增加,过渡类型从短路过渡变为短路+大滴的混合型过渡,最终完全变为大滴过渡.其中短路过渡时焊接过程最稳定,飞溅最少,焊缝成形较好.大滴过渡次之,而短路+大滴混合型过渡时焊接过程稳定性及焊缝成形最差.此外,随着电弧电压的增加,熔滴的过渡频率呈先减小后增加的趋势.

基于GMAW动态模型的短路过渡过程稳定性分析

基于已建立的CO2焊短路过渡模型,模拟了短路过渡的动态过程;预测了不同送丝速度下短路过渡频率、接触熔滴和残余熔滴等效半径、熔滴的速度和位移以及液桥的变化;分析了上述参数与稳定性之间的关系,并成功预测了最佳电弧点,为焊接过程的参数优化提供依据.结果表明,当熔滴过渡频率最大时,并未达到最佳焊接条件;在最优焊接参数下,残余熔滴等效半径达到最小,且熔滴振荡速度和位移变化范围较小;接触熔滴等效半径和液桥曲率半径越小,越有利于提高短路过渡的稳定性.

基于图像处理的短路过渡过程稳定性分析

利用数字图像处理技术,对CO_2焊短路过渡过程的高速摄影图片进行了处理,获得了接触熔滴等效半径和残余熔滴等效半径的尺寸;分析了过渡频率和等效半径以及短路过渡过程稳定性的关系.结果表明,当熔滴过渡频率最大时,并未达到最佳焊接条件;残余熔滴等效半径在小范围内离散分布,其平均值在最优焊接参数时达到最小;接触熔滴等效半径平均值与过渡熔滴体积成正比,该值越小,表明过渡过程越稳定.

CO_2短路过渡焊电弧电压自寻优模糊控制系统

CO2 短路过渡焊机一元化控制是通过单旋钮将影响短路过渡频率的主要规范参数电弧电压和焊接电流有机结合在一起 ,通过单旋钮调节焊接电流 ,电弧电压随电流相应变化 ,形成最佳匹配而获得最高短路过渡频率。但由于CO2 短路过渡过程目前尚难以用精确数学模型来描述 ,所以通过一般控制方法所实现的一元化控制并未真正实现单旋钮调节。针对这一不足 ,研究了一种以 16位 80C196KC数字单片机为核心器件通过软件方式实现的CO2 短路过渡焊电弧电压自寻优模糊控制系统。系统以操作者所选择的焊接电流为唯一设定参数 ,自动对电弧电压进行以实现最高短路频率为目标的自寻优 。

基于最高短路频率的CO_2焊电压自寻优系统

介绍一种用 80C196KC数字单片机为核心器件，通过软件实现以最高短路过渡频率为目标的 CO2焊电弧电压自寻优控制系统。系统以焊接电流为唯一设定参数，对电弧电压进行优选法 (0.618法 )和变步长分段自动寻优。先采用优选法寻优以尽快缩小寻优区间 (尽快逼近寻优电压 )，在寻优区间缩小到一定程度后切换成变步长一维寻优，以避免在最优电压值附近产生振荡。寻优后的电弧电压与焊接电流形成最优匹配，使熔滴过渡过程稳定，短路过渡频率最高。

熔滴短路过渡建模及熔池三维瞬态行为模拟

针对短路过渡CO_2焊接的熔滴过渡随机性强、熔池动态行为复杂的特点,考虑熔滴与熔池短路时刻、短路时刻的熔滴半径、温度和中心位置等随机因素,提出了熔滴短路过渡行为模型.采用非对称高斯热源表征电弧热流密度沿焊接方向的非对称性,采用附加源项法处理熔池各动量源,采用VOF追踪熔池气-液界面,采用液相分数法和焓-孔隙度法处理液-固糊状区熔化金属凝固潜热及动量损失,建立了短路过渡焊接熔池的三维瞬态模型.基于FLUENT软件二次开发,模拟了熔池的动态行为,研究了熔池温度场和流场的瞬态变化.对比等速送丝和脉冲送丝情况,熔滴短路间隔时间的概率密度分布和焊缝成形的模拟与实验结果吻合良好,验证了熔滴短路过渡行为模型和熔池三维瞬态模型的有效性.

工艺参数对双丝间接电弧气体保护焊熔滴过渡的影响

为了稳定焊接过程,得到高质量的焊接接头,用高速摄像系统及示波器对影响双丝间接电弧氩弧焊熔滴过渡的因素进行了深入分析,结果表明:焊接电流对熔滴过渡影响较大,随着焊接电流的增加,熔滴过渡形式发生明显改变,熔滴过渡频率显著增加,尺寸明显减小;电弧电压对熔滴过渡也有一定程度的影响,当电弧电压较低时为短路过渡,随着电弧电压的升高,正极熔滴过渡形式发生较明显变化,负极未发生明显变化,两极的过渡频率均增加,熔滴尺寸减小;气体成分对熔滴过渡也有较大的影响;电源极性对熔滴过渡的影响也较大,正、负两极的熔滴过渡形式明显不同,且正极熔滴的过渡频率远大于负极。