快速行走TIG焊接时熔透信号的提取及分析

焊接熔池的振荡特性,可以做为焊缝的熔透信号。在脉冲电弧力作用下,熔池金属产生振荡,当电弧快速行走时,外加横向磁场控制电弧,可靠地提取出熔池振荡信号。检测发现,熔池振荡频率与熔池尺寸之间存在着良好对应关系,实验焊接速度达到200mm/min 以上.

自适应Synergic脉冲MIG(MAG)焊微机控制研究

研制的自适应Synergic脉冲MIG焊微机控制系统,用光电码盘提取送丝速度信号,同时取脉冲峰值电压作为电弧电压反馈信号。该系统除具有常规的Synergic控制系统的一系列优点外,还对送丝速度以外的对弧长干扰的各种因素有较强的自适应能力。介绍了系统的控制原理、硬件接口及主程序流程。工艺试验表明,该系统的抗干扰能力强、焊接过程稳定、无飞溅、焊缝成形美观。

熔透型熔池液面三维形态的数值模拟

对脉冲TIG焊熔透型熔池在脉冲峰 -基转换期间的熔池三维形态变化进行了定性分析 ,并从力和能量的角度建立了数学模型 .采用SurfaceEvolver有限元分析软件进行了数值模拟 ,进而通过实验结果对该数学模型作了修正 .修正过的模型和模拟结果为今后定量、系统地模拟出多种条件下熔透型熔池各液面的形态规律 ,以此建立熔池上液面的特征量与熔深的对应关系 。

脉冲TIG焊熔宽动态过程模糊推理——神经网络控制方法

对脉冲ＴＩＧ焊工艺中焊接电流—正面熔宽动态过程提出了一种模糊神经网络控制方法，并研究了利用人工神经网络直接对过程建模的控制仿真，从而回避了经典方法对过程建模与控制的困难。将上述方法用于实际脉冲ＴＩＧ焊过程控制，结果表明模糊神经网络控制方案有效。

方波交流等离子弧立焊主维弧干涉原因及解决措施

本文对方波交流等离子弧焊的主、维弧相互干涉现象进行了研究。理论分析和试验结果表明：主、维弧相互干涉的原因是由于工件极性为负时反极性主电弧与维弧的电场强度、电流流向相异，使钨极和喷嘴表回聚集电荷发生或者有利于主弧（与工件为正时相比，这种有利状态的程度有所降低），不利于维弧；或者相反；或者既个利于主弧，也不利于维弧；或者对两电弧部有利的状态转变，因而导致电弧燃烧不稳定。虽然主、继弧干涉现象与双弧现象个同，但两者产生的原因相同：即都是由于喷嘴电位不能适应主电弧弧柱电场。采用与等高于主电弧极性变化相适应的断续维弧可使喷嘴电位适应主电弧电场，从而圆满地解决方波交流等离子弧焊主、维弧相互干涉问题，并可避免双弧和进一步提高焊缝成型稳定性。

TIG焊熔池外激谐振与熔透的关系

薄板TIG 焊时,利用脉动电流引起熔池振荡,当脉动电流与一定尺寸熔池自然振荡频率相同时,则熔池产生谐振,造成电弧长度及电弧电压有较大的往复变化。对电弧电压变动部分进行滤波,放大并用计算机采样,发现当熔池谐振时,电弧电压变动部分达到最大幅值,谐振后幅值很快衰减。本文以熔池谐振信号做为熔透信息进行熔透控制,给出了脉动电流电源,计算机检测系统。研究了熔透信号的变化规律及影响因素,在定点电弧及对接焊时,熔池尺寸与熔池谐振频率有较好的对应关系;以焊接电弧做为传感器,用熔池谐振频率控制熔透及熔池尺寸,有很好的重复性及较高的精度,这对解决熔透闭环自适应控制有很大的实际意义。

铝合金等离子弧焊穿孔熔池正面图象检测与处理

研制了一套窄带复合滤光图象传感系统，从铝合金等离子弧焊焊接工件正面检测到部分小孔溶池的清晰图象。采用Ｇａｕｓ滤波，Ｐｒｅｗｉｔ边缘检测和图象错位边缘检测等方法准确提取出可视小孔熔池的小孔宽度和面积等几何信息。

未熔透熔池液面三维形态的数值模拟

对脉冲TIG焊未熔透型熔池在脉冲峰 -基转换期间熔池三维形态变化行为进行了定性的分析 ,并从力和能量角度建立了未熔透熔池液面形态的数学模型。采用SurfaceEvolver软件进行了数值模拟 ,并利用实际试验结果对该模型进行了修正 ,修正过的未熔透型熔池模型为今后定量、系统地模拟多种条件下未熔透型熔池中各液面的形态规律 ,以此建立熔池上液面的特征量与熔深的对应关系 ,这种特征量和对应关系为今后的熔透控制的实现奠定了基础。

小电流TIG焊电弧磁控特性的研究

本文针对小电流TIG 焊时,电弧漂移稳定性差问题,用外加横向磁场控制电弧进行了研究,观察外加磁场频率(0～10kH_2)对电弧形态的影响。外加低频磁场时,电弧与外加磁场同步摆动.电弧形态扩展;外加中频磁场对电弧有较强的镇定作用;外加高频磁场对电弧有明显的压缩作用,使电弧挺度增大,电弧能量密度及电弧电压数值增加。提高控制磁场强度.会加剧上述现象。焊接工艺实验结果表明,利用合理的交变磁场,能抑制电弧的漂移现象提高电弧的稳定性,明显地改善了薄板焊接工艺性能及焊缝成形。

铝合金等离子弧立焊穿孔熔池稳定建立条件

采用工频方波交流电源配合电流、(?)子气流量控帛器,研究了6mm厚铝合金等离子弧穿孔立焊熔池稳定建立条件,结果表明,采用离子气流量递增或电流递增,或者离子气流量和电流联合递增均可获得良好的穿孔过程和穿孔熔池,但以离子气流量和电流联合递增的效果最佳.文中还从理论上阐明了不同穿孔熔池的成因,并给出了不同的穿孔类型.

新型脉动送丝MAG焊的研究

本文采用新型的送丝机构对MAG焊进行了实验研究，结果表明采用脉动送丝方式在远远低于临界电流时就可达到射滴过渡，突破了原有的射液过渡临界电流的局限，而且有效地提高了焊丝的熔化效率。

铝合金TIG焊变极性电源

本文介绍一种铝合金ＴＩＧ焊用变极性电源，电源由晶体管可控恒流电源和Ｈ桥式ＩＧＢＴ管逆变器两大部分组成。电源正负半波的电流幅值和时间均可任意调节。采用特殊设计的模拟式晶体管电源，晶体管组所需功率仅为常规方法的１／３。电源空载电压仅为４０Ｖ，但在焊接过程中无需外加稳弧脉冲，特别是在小电流时仍能保证焊接过程稳定。

实现稳定射滴过渡的MAG焊接新工艺

射滴过渡是钢焊丝ＭＡＧ焊接中公认的理想过渡形式。以振动送丝方式向熔滴施加附加机械力（能量）来实现恒定直流ＭＡＧ焊稳定射滴过渡是解决钢焊丝ＭＡＧ焊接工艺现存问题的有效途径。本研究首先从建立附加机械力射滴过渡能量模型入手，在简要分析了实现这种过渡所需要的附加机械力条件的基础上，以电弧辐射传感为熔滴过渡的检测手段，对附加机械力射滴过渡控制进行了试验研究。着重对在常规焊接方法射滴临界电流以下所获得的熔滴过渡频率、熔滴尺寸的可控范围及焊丝熔化效率的提高等试验现象进行了分析。为钢焊丝ＭＡＧ焊的应用研究开辟了一条新的途径。

脉冲TIG焊熔宽动态过程的自学习模糊神经网络控制

对脉冲ＴＩＧ焊工艺中熄接电流一正面熔宽动态过程提出了一种自学习模糊神经网络控制方法，模糊控制器采用误差、误差变化及误差加速度的加权和的解析描述形式，利用人工神经网络直接对过程的建模，实现对模糊加权因子的自学习优化调整。将上述方法用于控制仿真和实际脉冲ＴＩＧ焊过程控制试验，结果表明提出的自学习模糊神经网络控制方案有效。

薄板TIG焊熔池谐振法熔透自适应控制

在直流电流上附加正弦波焊接电流,诱发熔池金属振荡,通过电弧电压检测熔池谐振信号,此谐振信号与熔池尺寸有良好对应关系。实验研究了影响熔池谐振信号产生的电弧因素,通过建立以直流变动电流电源、步进电弧、微计算机数据采集和反馈控制为主体的焊接熔透控制系统,实现了薄板对接焊缝熔宽的实时控制,获得良好焊缝成形。在有意识地改变外部影响因素条件下,取得了满意的自适应控制效果。

TIG焊接时熔池外激振荡与熔透的关系

用脉冲电流冲击熔池,使熔池产生有规律的振荡,造成孤长和电弧电压有规律的变化,检测电弧电压变化量及其变化规律,发现熔池振荡频率与熔池尺寸有一定的对应的关系。本文介绍了能产生冲击电流的晶体管电源及熔池振荡信号检测系统。研究了电弧参数如弧长、脉冲电流幅值,脉冲电流持续时间等对产生熔池振荡的影响。研究了熔池振荡特性与熔池尺寸的关系,发现随着熔池上面和背面宽度的增加,熔池振荡频率下降,找出了不同板厚熔池尺寸与其振荡频率的关系,把熔池振荡特微做为熔透控制信号,是一条可行的途径。

同步方波交流电源负半波时间随总电流增加而增加的原因

对同步方波交流电源（ＳＹＮＣＲＯＷＡＶＥ－３００（Ｓ）方波交流电源）的负半波时间随总电流增加而增加的原因进行了详细的试验研究和理论分析。结果表明：这种陡降特性的可控硅─电抗器式的交流电源的总电流的增加必须通过增加负半波的时间才能实现。这将会造成铝合金交流ＴＩＧ焊和等离子弧焊在大电流焊接时钨极严重烧损，降低电弧和焊缝成型的稳定性。该结论不但对更好地理解可控制硅─电抗器式方波交流电源的工作原理有重要的参考价值，而且对于改造这种电源，使其能较好地用于铝合金穿孔型等离子弧焊有很大的指导意义。

晶体管逆变空气等离子切割电源的研制

本文研制了一种晶体管逆变空气等离子切割电源。为解决高压晶体管的安全工作问题,采取了各种有效的保护措施。最后获得了空载电压为210V,切割电流为7.5～30A 的恒流外特性,达到了设计要求。

变动电流作用下焊接熔池谐振现象的研究

本文在固定点 TIG 焊接电弧下,利用在直流焊接电流上叠加正弦波电流的方法,通过计算机对电弧电压变化量采样处理,对薄钢板焊接熔池在变动电流作用下产生的谐振现象做了初步实验研究,结果表明,熔池金属谐振频率与熔池尺寸之间有严格对应关系,利用此方法可以一定程度地解决薄钢板焊接熔透控制问题。

铝合金方波交流等离子弧立焊穿孔熔池动态稳定性研究

采用工频方波交流电源和相应自制设备研究了焊接工艺参数对穿孔熔池动态稳定性的影响规律。结果表明:间隙对穿孔熔池动态稳定存在影响较大。焊接电流一定范围内变化对穿孔熔池动态稳定性影响较小。虽然离子气流量的变化对穿孔熔池的孔径影响较小,但对熔池金属的流动性和焊缝成形影响较大。正确送丝可提高穿孔熔池动态稳定性。上述规律为铝台金方波交流等离子弧立焊过程焊接质量控制提供了依据。