基于电弧声信号的窄间隙脉冲熔化极气体保护焊侧壁熔合状态在线识别

为在焊接过程中实时了解焊缝内部的焊接状况,构建了电弧声信号实时采集系统。在焊枪摆动中心处于不同位置的情况下,进行了电弧声信号特征与侧壁熔合状态的相关性分析。分别从时域与频域中提取了与侧壁熔合状态相关性较强的电弧声特征。为进一步提高熔合状态预测的有效性,采用电弧声特征参量构建了支持向量回归的侧壁熔合状态识别模型。为减小不良特征对识别模型的影响,显著提高模型的识别精度,采用遗传算法进行了参数寻优。参数寻优后模型的总体识别率达93.33%,实现了窄间隙侧壁熔合状态的有效识别。

高速列车底板型材激光-熔化极惰性气体保护复合焊接试验

进行高速列车铝合金底板型材激光-熔化极惰性气体保护复合焊接试验,对焊接接头的硬度、形貌、力学性能、显微组织进行分析。结果表明,焊接接头内部熔合良好,无气孔缺陷,焊缝形状狭长,呈上宽下窄形貌。焊接接头平均抗拉强度为230 MPa,达到母材强度的73.5%,拉伸断裂于热影响区。焊缝和热影响区软化区是焊接接头的薄弱部位。受激光焊接作用,焊缝组织为等轴晶和柱状晶,组织分布均匀且细小。

焊层排布对5083/6005A铝合金熔化极气体保护焊接接头显微组织及力学性能的影响

研究焊层排布方式对5083/6005A铝合金熔化极气体保护焊接(GMAW)接头显微组织及力学性能的影响。采用两层两道、两层三道和三层三道3种焊层排布方式获得高质量的对接接头。结果表明,位于6005A铝合金侧热影响区的软化区是5083/6005A铝合金GMAW接头的最薄弱部位。两层两道接头的热影响区再结晶程度和沉淀相溶解程度最高,而三层三道接头的最低。随着焊接层数和道次的增加,部分熔化区的晶界液化程度以及软化区的强度损失得到改善。两层两道接头的抗拉强度为161 MPa,而三层三道接头的抗拉强度提高到217 MPa。

高效熔化极气保焊工艺研究

文章开展了熔化极气保焊焊丝熔敷速率的理论分析,通过在相同焊接参数条件下设置不同的焊枪高度开展焊接工艺试验,验证了CTWD与焊丝熔敷速率的关系。基于影响焊丝熔敷速率的因素分析及验证结果,设计新型结构气保焊焊嘴,采用弹性夹结构装置与焊丝进行稳定的电接触,同时弹性央下方采用绝缘陶瓷环方式,增加焊丝在熔化前的导电长度,使得焊丝在焊接过程中获得较高的焦耳热,进而提高焊丝熔敷速率。开展焊接工艺验证试验,结果表明,在相周工艺参数条件下,采用新型结构焊嘴焊得的焊缝,焊缝成形良好,无明显缺陷,与常规气保焊焊嘴焊缝相比,焊缝横截面尺寸显著增加,焊接效率得到提升。

镀锌薄板的熔化极气体保护搭接焊气孔产生机理研究现状

镀锌薄板的熔化极气体保护搭接焊被广泛用于汽车制造过程中,如何获得低气孔率的焊缝受到焊接界的持续关注。气孔的来源主要为搭接面的锌蒸气,其逃逸通道有3个:电弧空间、熔池高温区域和搭接间隙。文中对如何使用前2个通道来获得低气孔率焊缝的研究现状进行了综述。

基于Lab VIEW的熔化极等离子弧焊接电弧电信号分析

在熔化极等离子弧焊接(plasma-MIG)试验系统基础上,设计电流、电压信号采集系统,对其电弧电特性信号进行采集,用虚拟仪器软件LabVIEW对其进行处理,得到U-t,I-t,U-I相图。比较了熔化极等离子弧焊与常规熔化极气体保护焊电弧电信号的不同,前者电流、电压波动很小,后者波动很大;研究了熔化极等离子弧焊接方法中MIG电流增大对电弧电信号的影响,并对熔化极等离子弧焊接的不稳定电弧电信号进行了分析,发现内弧对外弧的影响有一定规律性。

低碳钢熔化极等离子弧焊接工艺

对Q235低碳钢进行熔化极等离子弧焊接工艺试验,并研究其工艺参数对焊缝成形和熔滴过渡的影响。结果表明,与常规的熔化极惰性气体保护焊相比熔化极等离子弧焊接在提高焊接效率、减少飞溅和气孔等方面具有优越性。当其它条件不变时,焊缝熔宽随等离子电流增大而变宽,而对熔深和熔滴过渡类型影响不大;熔化极等离子弧焊接电流增大时,U-I相图的线簇随着电流增大而集中,熔滴过渡依次为短路过渡、大滴过渡和射流过渡。

机器人焊接条件下熔化极自动焊接技术解析

随着我国现代机械制造业的发展,对机械焊接的需求不断增多。焊接技术不断发展、优化,从人工焊接到机械焊接,再到数字化、智能化背景下的焊。传统焊接技术效率不高,资源消耗大且焊接质量控制难。为提升机械焊接技术的焊接效率和焊接工作完成质量,自动焊接技术应运而生。自动焊接技术是传统焊接技术的升级,其与智能机器人的结合,实现了焊接自动化和智能化。讨论机器人焊接条件下熔化极自动焊接技术的应用与方案分析,重点讨论了激光熔覆设备技术的局部分析以及焊接流程,分析了焊接机器人的设备型号以及特点,详细论述了翻转变机位和清枪装置,以供相关人员参考。

脉冲熔化极气体保护焊熔池图像的检测与处理

利用CCD摄像机和复合滤光技术建立了一套熔池图像实时采集系统。利用光谱分析,提出了适合于脉冲熔化极气体保护焊(P-GMAW)熔池成像的滤光光谱窗口,并对中心波长分别为665nm和1064nm滤光系统的成像质量进行了分析。分析了P-GMAW单个脉冲内的不同时刻的熔池图像,研究表明脉冲基值结束期间为最佳的取像时刻。使用中心波长为665nm的滤光系统,从熔池正后方取像,获取了清晰的熔池图像。针对所获取的典型的P-GMAW熔池图像,详细研究了其成像机理。开发了一套熔池图像处理程序,利用该程序提取了完整的熔池轮廓。

熔化极电弧焊熔滴过渡过程的高速摄影

建立了适合拍摄熔化极电弧焊熔滴过渡过程的高速摄影系统。介绍了在光路的设计、背光光源的选择、转向和分幅措施的采用及放大率、摄影频率的确定等方面应采取的措施 ,其结论对熔化极电弧焊熔滴过渡过程的高速摄影技术有较高的参考价值。

熔化极电弧焊多信息同步高速摄影

高速摄影是研究焊接物理的一种有效的测试技术 ,但目前没有解决多路信号与高速摄影胶片同步对应的问题。利用快速多路计算机数据采集系统配合相应传感器同时采集多路信息 ,利用高速摄影胶片记录电弧图像变化过程 ,设计专有的同步标度信号脉冲作为计算机多路信息与高速摄影胶片之间的同步媒介 ,成功地实现了多信息同步高速摄影。文中详细介绍了多信息同步高速摄影的原理、同步标度信号脉冲产生方式及其接口技术 ,并利用该装置成功地进行了光谱信息对熔化极气体保护焊熔滴过渡过程检测的验证。实践证明 ,多信息同步高速摄影是行之有效的 。

高速三丝熔化极气保护焊接工艺

针对造船企业平面分段生产流水线纵骨双丝角焊接最大焊接速度小于1.0m/min的问题,研究开发了高速三丝熔化极气保护焊接新工艺,即三根焊丝分别为引导焊丝、中间焊丝和跟随焊丝纵向排列。每根焊丝各接一套送丝系统、焊接电源和保护气,构成独立的电弧-电源系统,其焊接工艺参数分别可调,以满足各种焊接要求。结果表明,当采取引导焊丝(DCEP)/中间焊丝(DCEN)/跟随焊丝(DCEP)或引导焊丝(DCEN)/中间焊丝(DCEP)/跟随焊丝(DCEN)的极性组合时,焊接过程稳定,焊缝外观表面光洁、左右对称、起渣容易、飞溅小、无气孔,满足船舶焊接的要求。通过选用合适的焊接电流、电压组合,可以使焊接速度达到1.8m/min,焊脚长度达5～8mm。此焊接新工艺可广泛用于角焊缝的高速焊接应用场合。

窄间隙约束下熔化极气体保护焊的电弧形态和熔滴过渡分析

为研究采用平特性焊接电源和窄间隙约束下的电弧行为,建立了窄间隙熔化极气体保护焊(GMAW)试验系统,利用高速摄像系统观察电弧的爬升现象、电弧的形态和熔滴过渡过程,分析了窄间隙约束条件下产生电弧爬升现象的原因,并利用静力平衡理论分析不同电弧形态下熔滴过渡中的受力情况.结果表明:窄间隙GMAW焊接过程中的电弧爬升现象是由最小电压原理与电弧自调节共同作用的结果;电弧形态可按不同的导电路径分为3类,并均归结于最小电压原理的作用;窄间隙GMAW的熔滴过渡形式与不同电弧形态下的电磁力的大小和方向有关.

脉冲熔化极气体保护焊熔池的视觉传感与实时控制

研究对脉冲熔化极气体保护焊 (GMAW )熔池过程采用视觉传感与实时控制方法的可行性问题。由于GMAW过程的熔滴过渡现象的复杂性 ,尝试模拟焊工通过观察熔池变化等因素来调整焊接参数获取满意的焊缝成形的行为。建立了脉冲GMAW过程熔池视觉传感系统 ,宏观上将熔滴过渡对熔池特征的影响作为黑箱过程处理 ,根据脉冲GMAW弧光光谱分布和熔池图像特征提取 ,实现对脉冲GMAW熔池动态过程的实时检测。采用辨识算法建立焊接动态过程的数学模型 ,进而设计脉冲GMAW熔宽的PID控制器 ,实现对脉冲GMAW熔池宽度的实时控制。试验表明 ,建立的视觉传感系统。

双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊过程模拟及控制

采用等效电流路径的方法建立双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊耦合电弧的动态数学模型,模拟表征焊接过程稳定性的电流、净干伸长信号的变化,得到与实际焊接过程相似的模拟结果。在此基础上,针对焊接过程中耦合电弧形态的剧烈变化会影响焊接过程稳定性与焊接质量的问题,提出通过调节旁路弧长控制耦合电弧稳定性的方案,并利用Matlab/Simulink软件和xPC-target快速原型控制平台,对控制方案进行模拟、分析、预测与试验。结果表明:所建立的数学动态模型能很好地反映双丝旁路耦合电弧高效GMAW焊接过程;模拟分析旁路弧长控制方案可以有效地解决焊接过程稳定性的问题;控制试验实现了焊接过程的稳定控制并获得了成形良好的焊缝形貌,验证了模拟阶段的分析与预测。

非熔化极气体保护焊接熔池表面形貌三维传感及其装置设计

熔池表面形貌的传感及其三维恢复在焊接机理研究和成形控制中均有着深远的意义,然而焊接过程中强弧光的干扰和熔池表面的镜面特性使得熔池表面的三维传感非常困难。利用小功率结构光条纹激光器投射激光条纹于非熔化极气体保护焊(Gas tungsten arc welding,GTAW)熔池表面,由成像屏接收熔池表面镜面反射过来的激光条纹,利用镜头前附加了与激光器波长匹配的窄带滤光片的电荷耦合器件(Charge-coupled device,CCD)摄像机观察成像屏上的条纹变化,从而获得熔池表面的高度等三维信息。为了便于研究传感规律及确定传感器结构参数间的最佳组合,设计了一套传感装置,并利用该传感装置在强弧光下获得了清晰的能够反映GTAW熔池表面形貌的激光反射条纹图像。

搅拌摩擦焊和熔化极气体保护焊6082铝合金疲劳性能分析

对10 mm厚6082-T6铝合金进行搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极气体保护焊(MIG焊)焊接,利用疲劳性能试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对6082铝合金FSW和MIG焊接头的疲劳力学性能、微观组织、裂纹扩展特征、疲劳断口进行了分析.结果表明,在疲劳寿命为2×106周次时,6082铝合金母材及其FSW和MIG焊接头的名义应力分别为126.3,110.2,84.2 MPa;在高应力水平下(!σ=160 MPa),FSW接头疲劳寿命明显大于MIG焊接头、与母材的疲劳寿命相当.MIG焊疲劳断口均位于焊趾处,焊缝内的气孔缺陷为其主要裂纹源;FSW疲劳断口大多发生在轴肩边缘.接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在疲劳条纹和韧窝.

双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊双变量解耦控制模拟与试验分析

双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊是一种新型、高效的焊接方法。针对其在开环条件下焊接过程不稳定、焊缝成形差的问题,提出通过旁路送丝速度控制旁路弧长从而保证焊接过程稳定性、通过控制旁路电流调节流经母材电流的双变量解耦控制方案并进行模拟与分析。在此基础上,采用快速原型控制系统,设计双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊试验系统并进行双变量解耦控制焊接试验。结果表明,双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊双变量解耦控制方案可以有效地保证焊接过程与流经母材电流的稳定,与模拟结果基本一致;并且由于采用解耦算法,控制过程稳定性更好、响应速度更快、精度更高,并得到成形良好的焊缝,焊接过程飞溅也较小。

双熔化极旁路电弧焊控制系统控制器快速原型实现

在介绍了双熔化极旁路电弧焊这种高效的焊接方法基础上,采用了基于xPC实时目标环境,建立了双熔化极旁路电弧焊实时目标的硬件平台,运用Matlab/Simulink工具开发了双熔化极旁路电弧焊控制系统的快速原型,并进行了不同控制器下的焊接特性及工艺方面的试验研究.结果表明,模糊控制器的控制效果优于九点控制器,且快速原型控制系统具有很好的快速响应性能,能较好地实现双熔化极旁路电弧焊过程稳定焊接,焊缝成形美观、飞溅小.

高速熔化极气体保护焊机理及工艺研究现状

针对高速焊接条件下的咬边问题,概述了熔池金属流体静力学模型、数值计算模型以及经验模型,并分析了各自的特点。介绍了目前高速熔化极气体保护焊的不同工艺。采用短路电流双折线控制或采用特殊的燃弧电流波形控制法,可以提高单丝焊接工艺的焊接速度;采用两台脉冲焊接电源协同工作的方式,可以实现高速焊接,改善焊缝成形。