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。

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.

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.

窄间隙熔化极气体保护焊技术研究

窄间隙焊接的难点在于在焊接过程中如何保证焊枪严格对中焊缝以及坡口侧壁均匀熔透。为了解决第1个难点,作者开发了一种基于PC控制的闭环焊缝跟踪系统。为了解决第2个难点,采用折弯焊丝的方法实现电弧摆动,并为此设计了一套基于PC控制的焊丝弯曲机构。通过性能测试:系统跟踪精度达到设计目标。死区设置既保证焊枪对中精度,又可以抗坡口侧壁粘附金属颗粒造成的干扰。焊丝弯曲机构结构简易,参数设置灵活,实现了电弧往复摆动控制的要求。

窄间隙P-GMAW仰焊位置熔滴过渡影响因素及控制方法

管道窄间隙全位置焊接过程中,在接近仰焊位置容易出现焊接缺陷,制约了管道施工的质量和效率.文中针对管道自动焊仰焊位置成形差、可靠性低的问题,分析P-GMAW过程送丝速度、弧长修正、导电嘴到熔池距离等因素对熔滴过渡的影响规律.结果表明,增加弧长修正系数可以增大电弧对侧壁的热输入,能够缓解侧壁熔合不良的问题,但会使熔滴过渡路径难以控制.因此当焊枪运动到仰焊位置时,提高送丝速度有利于获得更小的熔滴、更高的过渡频率;降低导电嘴到熔池距离,可以增加电磁力、减小熔滴尺寸,从而更有利于仰焊位置熔滴向熔池的过渡,研究结果对于管道窄间隙焊接的工艺设计具有一定的指导意义.

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.

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。

工件间隙对脉冲熔化极气体保护焊焊接熔深信号检测的影响

采用脉冲熔化极气体保护焊定点焊接了Q235钢对接工件。研究了工件间隙对定点焊接(模拟起始阶段)的熔深状态和非电量电测法中相应的脉冲峰值阶段电弧电压信号波动的影响。结果表明:随着工件间隙在0 mm至1.2 mm变化,焊接过程中熔池的体积和熔深逐渐增加,焊缝从未熔透逐渐向熔透和过熔透变化,脉冲峰值阶段电弧电压波信号波动先降低后增加,当工件间隙为0.9mm时,焊缝处于临界熔透状态,对应的拐点处脉冲峰值阶段电弧电压信号波动为2.79 V。这说明脉冲峰值阶段电弧电压信号波动可作为观察焊接过程中焊接熔深的特征信号。

熔化极活性气体保护焊在制冷冷凝器的应用

焊接已被广泛应用于锅炉、压力容器、制冷、机械制造等制造业的各个领域,其好坏直接影响到产品质量以及生产成本、效率。熔化极活性气体保护焊是以Ar和CO2按一定比例混合作为保护气体,依靠焊丝与焊件之间的电弧来熔化金属的一种气体保护焊接方法。这种焊接方法采用焊丝自动送丝,敷化金属量大、生产效率高、质量稳定,焊纹细密,均匀美观,在国内外获得广泛应用。本文就熔化极活性气体保护焊在制冷系统管壳式水冷冷凝器中焊接工艺参数展开探讨,提出了一些控制措施,希望对以后相关工作提供技术帮助。

熔化极活性气体保护焊在压力容器制造中的试验分析

针对在压力容器生产制造过程中,传统的焊条电弧焊有着生产效率低、成本高等缺点,应用熔化极活性气体保护焊对压力容器进行施焊。通过试验分析,结果表明该焊接方法优于一般的焊条电弧焊,适用于压力容器焊接,对采用该方法施焊的焊接接头性能试验结果表明,具有满意的机械性能,能够满足压力容器焊接质量要求,也实现了提高效率和降低成本的目的。

脉冲熔化极活性气体保护焊在不锈钢薄板中的应用

通过不锈钢薄板脉冲熔化极活性气体保护焊(MAG焊)焊接工艺评定试验,确定了不锈钢脉冲MAG焊各项工艺参数,保证了产品的焊接质量,提高了生产效率。

脉冲熔化极活性气体保护焊在不锈钢薄板中的应用

本文通过不锈钢薄板脉冲熔化极活性气体保护焊（MAG焊）焊接工艺评定试验，确定了不锈钢脉冲MAG焊各项工艺参数和操作，保证了产品的焊接质量，提高了生产效率。

带状电极窄间隙MAG焊

为解决窄间隙焊接中普遍存在的侧壁和焊缝根部熔合不良的问题,基于减小间隙宽度让电弧直接加热间隙侧壁的思路,提出采用矩形截面的带状电极代替常规的圆形焊丝作为熔化极伸入到间隙中进行焊接,利用特殊形状的带状电极在间隙中自动形成的摆动电弧来改善对间隙侧壁和根部的加热,实现窄间隙焊接。研制专用的焊枪,研究间隙宽度、电弧电压和送带速度对间隙中带极端部电弧行为的影响。试验发现,电弧在间隙中的摆动受间隙宽度、电弧电压和送带速度的影响程度依次降低。间隙宽度对电弧的摆动具有决定性作用,间隙太宽电弧不能摆动;电弧电压过高导致电弧沿侧壁攀升得不到抑制,而送带速度主要与电弧电压搭配,保证焊接过程的稳定性,二者对间隙中电弧的摆动行为影响较小。结果表明,合理匹配间隙宽度、电弧电压和送带速度可以实现稳定的摆动电弧,获得侧壁和焊缝根部熔合良好的窄间隙焊缝。

窄间隙GMAW咬边缺陷的电弧声信号特征分析与识别

针对窄间隙熔化极气体保护焊(Gas Metal Arc Welding,GMAW)焊道侧壁处局部咬边缺陷检测困难的问题,提出了一种基于电弧声信号特征提取与处理的咬边缺陷在线检测方法。通过分析正常、临界咬边和咬边这3种焊接状态的电弧形态和电弧声信号特征,证实坡口侧壁引起的电弧形态变化是影响电弧声信号变化的重要因素。在此基础上采用小波包时频分析,同时引入特征类间标准差作为评价指标,确定了能有效识别3种焊接状态的敏感特征。采用Sigmoid支持向量机和五折交叉验证建立预测模型,实验结果表明该模型能较好地实现3种焊接状态的预测分类,识别准确率达到96.0%。

三种窄间隙焊接技术的特性比较与应用选择

窄间隙技术是弧焊技术中向更高生产率、更高质量、更低焊接生产成本大幅度进步的最有效技术。针对现有窄间隙技术应用中存在的认识误区,分别列出窄间隙埋弧焊、窄间隙热丝脉冲钨极氩弧焊、窄间隙气体保护焊3种成熟技术的各自技术优势以及技术局限性。在此基础上提出生产应用选择的指导原则:同时要求具有高的焊接生产率、高的接头质量、低的焊接成本时,优先选用窄间隙气体保护焊技术;仅仅只考虑接头质量和力学性能,不考虑焊接生产率和成本时可选用窄间隙热丝脉冲钨极氩弧焊技术;平焊位置作业,只考虑过程的稳定性和焊接质量,不考虑工艺技术的简便性、接头的残余应力大小和焊接成本时,可选择窄间隙埋弧焊。

40CrMnMo厚壁管的窄间隙脉冲MAG焊接

结合石油钻铤小直径厚壁管结构和40CrMnMo材质的特性,优选了窄间隙脉冲熔化极气体保护焊方法,针对窄间隙焊存在气体保护差与侧壁熔合缺陷的难点,进行了大量的焊接工艺试验,探讨了窄坡口中电弧的气体保护、电弧形态、电弧稳定性、焊缝成形质量,优化了窄间隙连续多层焊接工艺参数.设计了专用窄间隙焊枪,其结构简单紧凑可达性好、气体保护效果好,具有易引弧、电弧燃烧稳定、避免侧壁打弧的特性.通过对接头的力学性能试验及金相组织分析结果表明,焊接接头的力学性能完全满足石油钻铤使用的要求.

窄间隙焊接技术中焊接方法特性的遗传

分析了常用焊接方法的主要技术特性在窄间隙焊接技术中的遗传,以及常用焊接方法的局限性对窄间隙技术的可靠性和应用特性的影响。

石油方钻杆窄间隙焊接接头断裂韧性

研究了40CrMnMo石油方钻杆窄间隙脉冲焊接接头动态断裂韧性(KId)的测试及计算方法.结合石油方钻杆的使用方法、管体结构尺寸与焊接特点,试验选用多次冲击三点弯曲试验方法,对方钻杆的焊接接头的断裂韧性进行测定.试验过程采用多次冲击加载方法,用显微镜测量裂纹深度,用FORTRAN语言编程计算a值及KId.结果表明,焊缝的KId为母材的96%,但熔合线的KId值仅为母材的89%,通过分析试件的断口及接头的金相组织,发现熔合线粗大的魏氏组织是导致该区KId值下降的主要原因.

厚壁铝合金摇动电弧窄间隙GMAW焊缝气孔分布与成形

严重的气孔缺陷和不良的焊缝成形会影响厚壁铝合金窄间隙熔化极气体保护焊(narrow gap-gas metal arc welding,NG-GMAW)的焊接质量.文中针对摇动电弧NG-GMAW焊缝气孔分布及成形进行研究,为实际焊接应用提供指导.研究了电弧摇动角度、摇动频率及侧壁停留时间对焊缝气孔分布及焊缝成形的影响规律,探讨了焊缝气孔分布与成形之间的关系,分析了电弧摇动对焊缝成形和气孔分布的影响机制.研究表明:电弧摇动对焊缝气孔分布及成形有直接的影响,焊缝气孔缺陷与焊缝成形之间存在明确联系,良好的焊缝成形对应着较低的气孔率.

5083铝合金窄间隙MIG焊工艺研究

对5083铝合金进行了窄间隙MIG焊接试验,采用正交试验得出各焊接参数对焊缝侧壁熔深的影响,通过单因素试验得到合适的预热温度。结果显示,焊接电流和焊接速度对焊缝侧壁熔深影响较大,焊接电压对焊缝侧壁熔深影响较小。随着焊接电流的增加,侧壁熔深增加;随着焊接速度的减小,侧壁熔深增加。预热使熔池向母材的散热速度变慢,散失的热量下降,有效增加侧壁熔深。较合适的焊接参数为焊接电流225 A,焊接速度4 mm/s,预热温度200℃。