不同熔透状态下高功率CO2激光堆焊光致等离子体特征分析

提出了一种适用于高功率CO2激光焊缝熔透状态的在线监测方法，设计了不同熔透状态的高功率CO2激光堆焊焊接试验，采用高速摄影技术获取焊接过程中连续变化的光致等离子体图像，编程实现基于最大类间方差的图像分割，计算了光致等离子的高度、底部宽度和面积，得到了特征参数的概率密度分布图和变异系数，并分析了光致等离子体面积的频谱特征.结果表明：在焊缝未熔透时，光致等离子体的高度和面积均显著大于熔透状态时；焊缝未熔透状态的光致等离子体的面积波动频率约为400 Hz.     

马口铁激光焊接质量的实时光-声监测

针对激光小孔效应焊过程中等离子体辐射出特征光并伴随特征声的现象,提出了采用光声信号联合实时监测激光焊接质量的方案.分析了等离子体辐射光谱和等离子体波声谱,研究了待征光、声信号的变化规律,发现光、声信号强度与工艺参数及焊接质量间有良好的对应关系.据此研制成光-声联合监测试验装置,可用于马口铁激光焊接的实时监测.     

高功率激光焊接光致等离子体的形成机理研究

采用理论分析和试验研究相结合的方法，深入探讨了高功率激光焊接过程中光致等离子体的形成过程以及等离子体导致激光能量损失的机理，结果表明：等离子体的产生与入射激光能量密度有关，激光能量的损失主要表现为吸收和散射两种方式，其大小与入射激光波长有关     

激光焊接5083/6016异种铝合金光谱信号与焊件质量的关系

采用光纤激光器对1.0mm厚5083和1.2mm厚6016异种铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用光谱测量系统、扫描电镜、维氏显微硬度仪和微机控制的电子万能试验机等手段,检测激光焊接过程等离子体产生时辐射出的时域MgI光谱信号,分析焊缝形貌、显微硬度和力学性能,研究等离子体中MgI光谱信号相对强度与焊件质量之间关系.结果表明,随着扫描速度增加,MgI光谱信号强度降低,离焦量对MgI光谱信号作用明显,而激光功率对MgI信号整体幅度改变较小;MgI光谱强度较小或较大,试件出现焊不透或焊穿现象;MgI等离子体信号波动较大处,出现咬边、凹陷、气孔等缺陷,力学性能低;而MgI等离子体信号平稳时,焊缝平整,缺陷少,力学性能好.基于MgI光谱信号与焊件质量之间的对应关系,运用Hugh hart的统计过程控制(SPC)理论,建立了焊接过程单值-移动极差控制(X-Rs)图.     

交流电阻焊动态功率因数的实时解析算法

基于对交流电阻焊焊接变压器初级回路电压、电流信号的建模分析,提出电流过零导数比法测量电阻焊动态功率因数.采用微型Rogowski线圈直接检测电流过零导数,并在以DSP为核心的点焊质量实时监控系统中实现了动态功率因数的实时计算.电流导数信号实时检测技术和数学模型的简洁解析表达形式同时保证了该算法良好的实时性.试验结果证明,该算法是有效的.     

激光焊接等离子体简化电流模型及应用

等离子体控制是解决高功率激光焊接的关键技术。为完善对等离子体控制技术 ,对焊接过程中等离子体电流的形成进行了理论分析 ,并将等离子体导电过程简化等效为一个具有内阻的电源模型。采用 3 k W CO2 激光器在不同激光焊接规范下 ,依据测量得到的等离子体电流计算得到了等效电源电压和等效内阻。最后依据此模型成功实现了辅助磁场对等离子体的控制     

镀锌钢激光焊接锌烧损研究

锌烧损是镀锌钢板激光焊接过程中的关键问题之一.本文通过测量焊后上下层锌烧损宽度、中间层锌的相对含量及腐蚀前后增重比,实验研究了激光搭接焊接工艺参数与焊接过程中光致等离子体谱线信息与锌烧损的相关性.研究结果表明:锌烧损的主要影响工艺因素主次顺序为焊接速度、激光功率、辅助气体流量和离焦量;锌的烧损量随着锌谱线Zn I 328.2nm和Zn I 330.3nm的平均强度的增大而增大;气孔因镀层锌的蒸发而产生,直径越大,局域锌元素含量越高.锌谱线强度可用于在线监测镀锌钢激光焊接时气孔的产生及锌烧损量的动态变化.     

激光焊等离子体光电信号时域与自相关域分析

为了验证无源电探针检测装置对于等离子体电信号检测的有效性,基于等离子鞘层效应制作无源电探针检测装置,并利用高速摄像装置搭建了等离子体光电信号同步采集检测系统,在时域和自相关域内分别对A304不锈钢激光深熔焊过程中采集的等离子体电信号波形曲线和等离子体高度变化曲线对比分析,结果表明:等离子体光、电信号波动特征与波动周期基本一致,且波动周期为1.620～3.667,ms,利用高速摄像信号验证了无源电探针检测等离子体波动规律的有效性.     

CO_2激光焊接等离子体图像的三维重建

利用一组同步触发的高速相机获取CO2激光焊接过程中等离子体在多个方向的投影图像,采用质心投影法则对等离子体图像进行微调以提高空间匹配度,通过相机标定以及投影权重因子的计算,建立了等离子体的三维图像与二维图像之间的投影关系方程,并利用代数迭代法求解方程,获得了等离子体的三维亮度分布.结果表明:与二维等离子体图像相比,所提出的激光焊接等离子体图像的三维重建方法具有较高的重建精度,能够更加准确地描述对象的整体特征和内部信息.     

红外热成像技术对焊接过程的研究

本文应用红外热成像技术对焊接过程进行了研究.试验表明,红外热象仪能直接看到电弧下的焊接熔池的温度分布,因此以它为温度传感器作为弧焊机器人焊接系统的一环,比电磁、激光等其他温度传感器简便、快速、正确、可靠,有利于实时检测和监控. 本文研究指出,红外热象图可以实时地动态地显示焊接熔池及热影响区的表面温度.红外热剖面线的形状和尺寸随着焊接输入热、熔深、熔宽的变化而相应地变化,并取得一组关系曲线.如果通过焊接过程的控制使焊缝熔深、熔宽保持不变,将使焊接质量提高到前所未有的新水平.     

基于相关函数法的焊接过程非线性辨识

激光焊接过程是一个典型的带有扰动和噪声的非线性系统．采用相关一最小二乘法对非线性系统进行辨识可以得到未知参数的无偏估计,并且这种辨识方法不需要大量的样本数据．针对高功率二极管激光焊接控制系统,运用相关一最小二乘法的非线性辨识方法,建立了参数为线性的非线性模型．实际阶跃响应数据验证了此模型能够较好地代表焊接过程的稳态及动态特性．     

激光深穿透焊接的研究

采用侧吹气体来抑制等离子体对激光能量的屏蔽，取得了比较满意的焊接效果，同时还讨论了激光功率，焊接速度及透镜离焦量对激光深穿透焊接的影响。     

基于支持向量机的激光焊接过程质量监测

提出了一种基于支持向量机的激光焊接质量监测方法.在监测系统中,首先利用光、声传感器获取焊接过程产生的各种信号,然后利用Gabor变换提取出特征向量,最后利用支持向量机对数据进行融合以判断焊缝是否达到质量要求.实验结果验证该方法的分类正确率可达93%.     

核电站主管道自动焊焊缝缺陷的返修研究

核电站主管道自动焊是一种先进技术,是三代核电站主管道焊接的首选技术。中广核工程有限公司在压水堆核电站主管道自动焊技术中开发了窄间隙、单层单道焊接工艺,该工艺较手工焊相比能显著提高焊接质量和效率、降低工人劳动强度。在该工艺开发及现场实施过程中,由于其自身焊接特点,也会产生一系列缺陷。为确保焊缝质量,中广核工程有限公司根据主管道特点、坡口形式以及缺陷特点等,研究和开发了压水堆主管道焊缝返修技术。     

脉冲激光烧蚀靶材产生的等离子体初始发展过程的诊断

用基于光偏转的光纤传感器研究了脉冲激光烧蚀铝靶产生的等离子体及冲击波的初始发展过程,实验结果表明,在距靶0.4mm内,冲击波与等离子体薄层未分离,一起离靶高速运动;在0.4mm处,等离子体薄层发生二次电离,电离使等离子体向电离中心的周围膨胀,造成等离子体中心密度低两侧密度高,同时使冲击波与等离子体分离;由于扩散作用,在0.4mm到0.7mm之间,等离子体由中心密度低两侧密度高过渡到中心密度高两侧密度低;0.7mm以后,等离子体传输速度减慢,信号波形展宽,幅度减小直至消失;冲击渡与等离子体分离后其传播速度随传输距离而衰减,在8mm处衰减成声波.     

水下湿法手弧焊焊接过程稳定性的评价方法研究

为了解决水下湿法手弧焊焊接过程中电弧燃烧和熔滴过渡的稳定性容易受到干扰等问题,本文针对其焊接过程的特点,分析了影响湿法手工电弧焊焊接过程的因素,对焊接过程稳定性评价的研究现状进行了总结,并得出一种较为全面的评价焊接过程稳定性的方法,即利用统计图形的方式对焊接过程中的电参数及相关的时间参数进行统计分析,得出反映焊接过程的信息。该方法对焊接过程的描述直观、准确,对于研究新型水下湿法焊接材料,提高焊接过程稳定性和焊缝质量,以及水下湿法焊接技术的推广应用具有重要的意义。     

镁合金焊接技术研究进展

成熟可靠的焊接技术是镁合金大范围应用的重要保证。本文针对目前镁合金焊接技术的研究现状与存在问题进行了综述与分析,指出各种镁合金焊接技术都具有自身的优、劣势,对其选择应该立足于焊接技术本身的特性与焊接部件的具体要求。其中,钨极氩弧焊、搅拌摩擦焊和激光焊是镁合金焊接工艺中具有巨大发展潜力与应用前景的焊接技术。