基于模糊PID控制的高转速铝合金薄板搅拌摩擦焊接过程控制研究

针对高转速搅拌摩擦焊薄板焊接过程中由于板材变形、机械结构变形等原因导致的焊接过程中产生轴向压力变化导致焊接质量下降问题,文中设计了一套基于模糊PID控制的FSW轴向压力控制系统.利用模糊推理对PID参数进行实时调节,实现了搅拌摩擦焊轴向压力控制,实验表明:该控制系统轴向压力控制误差为3.05%,且具有良好的稳定性,能够保证焊接轴向压力在目标值附近浮动率小.在轴向压力闭环控制下的焊接接头成形美观,无明显焊接缺陷,焊接接头力学性能优异,稳定性较好,平均抗拉强度达239 MPa,约为母材的82.4%,相比无轴向压力控制下的接头,平均抗拉强度提高了4.7%.

焊接参数对6061-T6铝合金薄板的HR-FSW轴向力的影响

采用高转速搅拌摩擦焊接(HR-FSW)方法实现了1mm厚6061-T6铝合金薄板的对接试验,研究了焊接速度对轴向力和力学性能的影响。试验结果表明:焊接速度对轴向力起到决定性的作用,焊接轴向力随着焊接速度的增加而增加;当轴向力处于0.9-1 kN之间(焊接速度为200-300 mm/min)时,焊接接头组织均匀,力学性能较好;在主轴转速为10000 r/min,焊接速度为300 mm/min,轴肩下压量为0.06 mm下可以获得最佳焊缝,其组织均匀,外表成型美观、无焊接缺陷,抗拉强度达到201.92 MPa,约为母材的70%。

基于视觉传感的高转速搅拌摩擦焊图像处理及控制

针对高转速搅拌摩擦焊焊接过程中产生的飞边和隧道等缺陷,文中设计了一套基于视觉传感的搅拌摩擦焊焊缝成形闭环控制系统,实现了焊接过程中进行焊缝表面实时监测与参数调整。通过GigE相机获取ROI(有效区域),然后对图像进行预处理,包括滤波、图像增强、二值化和边缘检测等,进而通过二叉决策树的SVM分类方法对获取的图像进行识别和分类,系统通过获取分类的结果的作出相应的工艺参数调整。结果表明:当系统检测到飞边和沟槽缺陷时能够及时地调整焊接工艺参数,达到了预期的控制效果,且获得了良好的焊缝成形。