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。

磁控电弧焊接工艺在非熔化极气体保护焊中的应用

针对非熔化极气体保护焊,介绍了作用于焊接过程中的平行磁场、横向磁场、纵向磁场、双尖角磁场和旋转磁场的特点及磁场发生装置的组成,分析了磁偏弧工艺、磁摆弧工艺、均匀纵向磁场作用下的磁旋弧工艺、非均匀纵向磁场作用下的磁旋弧工艺、旋转磁场作用下的磁旋弧工艺、磁再压缩技术等国内外典型的磁控电弧焊接工艺的基本原理、应用范围及存在的问题。并对焊接电弧外形的变化和运行机制,焊接电弧外加磁场强度的变化关系进行了研究。

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。

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.

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。

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。

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。

等离子—熔化极气体保护焊电弧特性研究现状

等离子—熔化极气体保护焊的电弧形态和熔滴过渡方式直接关系到焊缝质量,采用不同的电极连接形式,如直流正接、直流反接,电弧形态及熔滴过渡方式均不同;主要介绍了目前等离子—熔化极气体保护焊在采用不同的电极连接形式下,不同的电弧形态和熔滴过渡方式,以及电弧成分组成和温度分布;通过对熔化极等离子弧静特性等方面的研究发现,熔化极电流的大小不是由焊丝与工件间的电压决定的,而是由导电嘴与焊丝端部处的等离子弧电位差决定的,并决定电流的方向。

基于能量最小原理的熔化极气体保护电弧焊短路过渡液桥形状动态模型

基于能量最小原理,建立了熔化极气体保护电弧焊(Gas metal arc welding,GMAW)短路过渡液桥形状动态变化的模型。在一定的假设条件下,以电磁力、表面张力、重力共同作用下的液桥某体积元上具有的能量(势能)最小,建立GMAW短路过渡液桥形状动态变化的模型,结合焊接回路的动态模型,对液桥形状动态变化进行仿真计算,并在此基础上进一步进行模型的试验验证和模型的误差分析。研究结果表明,建立的GMAW短路过渡液桥形状模型所描述的液桥轮廓动态变化趋势与试验结果比较吻合,实际焊接过程中的液桥形状还受到磁偏吹、焊接运动过程、熔池作用、保护气体流动等的影响,这些影响是造成液桥形状模型误差的主要因素。

新型的气体保护熔化极电弧冷焊工艺

应用高效的气体保护熔化极电弧焊焊接铝合金薄板时,容易出现熔池下塌、烧穿等焊接缺陷。新型的气体保护熔化极电弧冷焊工艺通过控制负极性比率能够降低电弧输入熔池的热量,从而在保持高效焊接的基础上稳定焊接质量。介绍了新型的气体保护熔化极电弧冷焊工艺控制焊缝成形的效果,阐述了这种新型冷焊工艺的两种控制模式及电弧运动过程。

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.

基于电弧光谱的钢熔化极惰性气体保护焊质量判识

通过对熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG焊)电弧光谱分布进行采集,研究其光谱分布的基本特征,并基于光谱分布的分析,通过预设干扰因素,对不同特征谱段光谱信号随焊接过程的变化进行采集,寻求MIG焊接质量在线光谱测控的理论依据和工程实现。研究结果表明,MIG焊电弧光谱在不同谱段存在金属谱线和Ar谱线聚集区。在不同弧长下的不同熔滴过渡形态,其光谱信号在特征谱段得到明显反映,电流变化引起的焊道变宽也有很好的特征信号;不同干扰因素引起的焊接缺陷,在焊接电弧光谱信号不同谱段的分布和变化规律不同,通过对特征谱段信息的采集,可以获得关于焊接过程信息的特征信号,从而实现对MIG焊接质量的分类判识。

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。

基于非熔化极惰性气体保护电弧焊的铝合金车身维修研究

基于提高铝合金车身维修水平的目的,从焊接工艺视角出发,提出将非熔化极惰性气体保护电弧(Tungsten Inert Gas,TIG)焊应用于铝合金车身维修,着重分析非熔化极惰性气体保护电弧焊工艺中焊接速度和焊接峰值电流对焊缝形貌的影响。结果表明:车身焊缝熔深受焊接速度的影响较小,熔宽和清理宽度受此影响较大;熔深受峰值电流变化的影响较小,熔宽和清理宽度受此影响较大。建议车身维修期间,设定TIG焊接速度为10~12 mm/s,峰值电流为180~200 A。另外,针对TIG焊接在铝合金车身维修中的应用给出了一些指导性建议。

双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊旁路熔滴过渡行为的模拟与分析

双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊过程中,由于旁路电弧选择了直流正极性接法,采用常规纯氩气保护时旁路熔滴体积较大且过渡过程不稳定。为此,提出采用80%Ar＋20%CO2作为保护气体,通过改变熔滴表面的受力形式,改善旁路熔滴过渡过程。在此基础上,通过建立可以描述旁路熔滴过渡行为的动态数学模型,模拟分析不同受力形式下的旁路熔滴直径变化与过渡过程。结果表明：采用纯氩气保护时,不同旁路电流参数下的旁路熔滴直径为2.6～3.3 mm且难以过渡,采用80%Ar＋20%CO2混合气体保护时,旁路熔滴直径减小至0.6～1.1 mm且过渡频率加快;通过模拟分析不同保护气体成分下电磁力对旁路熔滴过渡的影响,发现采用80%Ar＋20%CO2混合气体保护时旁路熔滴直径减小了50%,与试验结果基本一致,证明了富氩保护气体中加入CO2可以使得电磁力重新促进旁路熔滴向熔池过渡,从而改善了旁路熔滴过渡过程。

窄间隙摆动电弧脉冲熔化极气体保护焊的信号处理

针对窄间隙摆动电弧脉冲熔化极气体保护焊,提出了一种用于实现其焊缝跟踪的电弧传感信号处理方法。采用脉冲门限值法,从脉冲电流信号中提取出可以反映焊炬高度变化的峰值电流信号,然后运用一种新的组合滤波方法,包括中值滤波、移动平均滤波和小波滤波,对峰值电流信号进行滤波处理。结果表明,该组合滤波方法可以有效地提高电流信号的信噪比。最后通过试验验证了该滤波方法的可行性。

旁路电流对镁合金非熔化极气体保护焊接熔池及其残余应力的影响

利用ANSYS软件对厚度为2 mm的AZ31B镁合金薄板的非熔化极气体保护焊(DEGMAW)焊接过程进行有限元分析,利用间接耦合法计算焊件的温度场,分析AZ31B镁合金板焊件残余应力的分布规律,并研究了DE-GMAW旁路电流对焊件熔池尺寸和残余应力的影响规律.结果表明,在焊接总电流和其他焊接参数一定的条件下,随着旁路电流增大,母材的热输入减小,熔深值下降,熔宽值略有降低,焊缝受到的残余拉应力逐渐减小.