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。

ERNiCr-3熔化极气体保护焊工艺研究及铸钢补焊应用

汽轮机铸钢件精加工过程中若产生缺陷,且不具备同种钢补焊条件,则通常采用镍基焊材进行氩弧焊或焊条电弧焊修复,但这2种焊接方法熔敷效率较低。参照ASME Ⅸ标准,采用12Cr2Mo1R试板进行了ERNiCr-3实心焊丝熔化极气体保护焊焊接工艺试验,焊接过程中严格控制预热温度、层间温度及焊接热输入。试板焊后渗透和射线检验合格,性能试验表明焊接接头力学性能满足要求。项目应用结果显示,采用该焊接工艺,焊缝质量良好,焊接变形小,焊接效率得到了提高。研究结果可以为铸钢件补焊工艺的开发提供参考。

27万m^(3)LNG低温储罐钢穹顶 熔化极气体保护焊工艺

广东珠海某LNG扩建项目中27万m^(3)LNG储罐穹顶梁型钢焊缝3050m、穹顶衬板焊缝长度12000m,施工量大、工期紧,焊接质量要求高,是LNG储罐施工的较大瓶颈。项目部经过和业主、BV监理、质监站联合攻关,首次成功将熔化极气保焊应用于27万m^(3)LNG储罐穹顶梁、穹顶衬板等焊缝,大大提高了焊接效率,保证了焊接质量。为以后承揽LNG储罐项目、推广熔化极气保焊新工艺提供了参考和依据。

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。

软开关双丝脉冲熔化极活性气体保护焊逆变电源

根据双丝脉冲熔化极活性气体保护(MAG)焊的工艺要求,将软开关技术、双闭环控制技术以及现场总线控制技术相结合,研制了一套软开关双丝高速脉冲MAG焊电源,并应用计算机信息测试采集平台对该系统进行测试.结果表明,系统具有良好的静、动特性,主从机协同控制稳定可靠,完全可以满足双丝高速脉冲MAG焊的技术要求.

窄间隙旋转电弧熔化极活性气体保护焊视觉焊缝偏差检测

针对旋转电弧窄间隙熔化极活性气体保护焊多层单道焊焊缝跟踪需要,提出一种基于被动视觉传感的焊缝偏差识别方法.首先通过旋转电弧位置传感器和处于触发工作模式的CCD摄像机获取电弧旋转到坡口左侧和坡口右侧时的焊接图像,然后根据图像灰度直方图特点,构建了自适应双阈值获取算法.大阈值用于获取电弧区域进而得到电弧中心位置;小阈值用于获取坡口工件区域,进而通过计算水平方向一阶差分得到坡口边缘.通过对比一个电弧旋转周期内获取的两幅图像,可计算电弧旋转中心和坡口中心的偏差,得到焊缝偏差.该偏差检测算法高效、可靠且可避免坡口底部改变带来的误差,同时可用于不同偏差算法的比较和融合.

活性熔化极气体保护焊接技术

提出了可增加焊接熔深,改善难熔焊接结构熔合不良,获得高质量焊接接头的活性熔化极气体保护焊焊接新方法。对铝合金、耐候钢两种材料进行活性熔化极气体保护焊接工艺试验,研究焊缝成形、焊接工艺、焊接电弧特征、断口形貌及力学性能等。试验结果表明:活性熔化极气体保护焊电弧收缩显著,电弧形态更加集中,焊缝表面及焊接接头内部质量高;同等焊接热输入下,活性熔化极气体保护焊比熔化极气体保护焊的熔深增加显著,在不降低拉伸弯曲力学性能的同时,冲击韧性得到提高。

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。

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。

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.

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。

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。

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。

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。

脉冲熔化极气体保护焊焊接电源—电弧系统建模与仿真

因脉冲熔化极气体保护焊(Pulse gas metal arc welding,GMAW-P)焊接电弧负载非线性与时变性的特点,GMAW-P焊接电源-电弧系统的研究、设计及其控制参数的选定有其固有的难点。采用基于Matlab/Simulink扩展工具S函数模块设计技术,建立GMAW-P焊接电源-电弧系统动态仿真模型。基于所建立的仿真模型,在完成对控制器参数优化设计的同时,实现对GMAW-P电源-电弧系统的抗弧长干扰仿真研究。试验证明,仿真计算结果和试验结果具有较好的一致性,验证了所建仿真模型的正确性、控制系统调节器优化参数的适应性及电源控制系统的动态性能,为GMAW-P焊接电源-电弧系统仿真建模研究及控制器参数的优化设计提供了新的途径。

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.

熔化极气体保护焊引弧时间预测模型

通过分析熔化极气体保护焊(GMAW)引弧过程中焊丝与工件接触处的加热过程,建立了GMAW接触引弧时间预测计算模型,并实验验证了该计算模型的准确性和可靠性.结果表明:引弧时间不仅与焊丝的热性能和电性能有关,而且与焊丝直径、引弧电流和接触电压有关;基于预测模型计算的引弧时间与实验所得引弧时间基本一致,该计算模型具有一定的准确性和可靠性,为进一步认识GMAW引弧机制以及对焊接电源引弧阶段的合理设计提供指导.

考虑金属蒸汽的定点活性钨极惰性气体保护焊电弧与熔池交互作用三维数值分析

建立包括钨极、电弧和阳极的定点活性钨极惰性气体保护(Activating tungsten inert gas,A-TIG)焊电弧熔池交互作用统一数学模型。通过麦克斯韦方程组、连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程和组分输运方程的耦合求解,得到了电弧和熔池的温度、等离子体运动速度、熔池流动速度、电弧压力、电势、电流密度和金属蒸汽分布等结果。因为在A-TIG焊中,熔池的内向流动造成了大量的热被传入到熔池底部,热量的利用率更高,导致焊接熔池的表面温度比TIG焊的表面温度要高,从而引起了金属蒸汽浓度的增加,所以考虑金属蒸汽的A-TIG焊的电弧等温线较考虑金属蒸汽的TIG焊的电弧等温线有一定程度收缩。结果表明,考虑金属蒸汽对A-TIG焊熔深的模拟结果具有一定的影响,熔深减小约6%,该结果与有关试验研究结果吻合良好。