GMAW熔滴过渡高速摄像系统与熔滴边缘提取

为直观监测GMAW焊接熔滴过渡形式和熔滴大小,建立了熔滴过渡高速摄像系统。详述了背光光源选择、光路设计以及摄像装置调试等内容,并以高速摄像拍摄的熔滴过渡视频截图为基础,运用CANNY图像处理算法,结合局部属性函数,通过MATLAB软件编程实现对熔滴的边缘轮廓提取,并对提取的熔滴轮廓特征值进行标记,获得了熔滴尺寸特征的精确信息,其结论对GMAW焊接熔滴实际尺寸的精确计算和进一步熔滴过渡精确控制奠定了基础。     

埋弧焊熔滴过渡试验研究

针对电弧焊中的熔滴过渡行为直接影响焊缝成形及质量,埋弧焊中的电弧现象及熔滴过渡行为因被掩埋在焊剂层下而不可见等问题进行试验研究,利用不锈钢管建立拍摄通道,借助高速摄影系统拍摄埋弧焊熔滴过渡影像,利用汉诺威弧焊分析仪采集电信号波形,通过分析高速摄影图像和电信号概率密度分布曲线及波形,对埋弧焊熔滴过渡行为作出判断.结果表明:随着焊接电流的增大,埋弧焊中依次出现了无短路、小电流短路和大电流短路三种渣壁过渡行为,且大电流时出现了弧桥并存现象.     

大电流 GMAW 的熔滴过渡行为及控制

具有稳定熔滴过渡过程的单丝大电流 GMAW(熔化极气体保护焊)焊接方法拥 有其他高效 GMAW 焊接方法不可取代的优势． 通过采集大电流 GMAW 的熔滴过渡高速 摄像和焊接电流电压信号,对比分析了大电流 MIG(熔化极惰性气体保护焊)和 MAG(熔 化极活性气体保护焊)焊接过程中不同的熔滴过渡行为,分析了焊接电流和保护气体成 分对熔滴过渡频率的影响． 结果表明:大电流 MIG 焊接熔滴过渡形式为单一的旋转射流 过渡,且旋转频率随着焊接电流的增大先减小后增大;大电流 MAG 焊接熔滴过渡形式为 摆动和旋转射流混合过渡,且摆动过渡频率会因为液流束与熔池接触短路而增大;外加磁 场能够改变大电流 GMAW 液流束和电弧的旋转方向,减小旋转角度,这一发现为 400 A 以上稳定单丝高效 GMAW 焊接工艺的研发提供了新思路．     

保护气体对双丝旁路耦合电弧GMAW熔滴过渡行为影响的检测与分析

双丝旁路耦合电弧GMAW是一种新型高效的焊接方法,在实现高熔敷率的同时,可以显著降低母材的热输入.采用被动式视觉传感的方法对双丝旁路耦合电弧GMAW焊接熔滴过渡的行为进行高速摄像采集,获得不同形式下的熔滴过渡过程并进行对比分析.结果表明:当保护气体为纯氩气时,旁路熔滴尺寸较大且难以向熔池过渡;当保护气体为φ(Ar)=80%和φ(CO2)=20%的混合气体时,由于CO2中氧元素的引入改变旁路熔滴表面的受力形式,使得旁路熔滴尺寸明显减小,熔滴过渡形式转变为稳定的射滴过渡,并且焊缝成形较好.     

焊条熔滴短路过渡行为分析

本文研究了焊条短路过渡的特征，发现存在着两种不同的短路形态。指出低氢型焊条的“弧桥并存”现象对电弧稳定性和飞溅的影响。文中还就药皮成分对短路行为的影响进行了试验分析。     

基于光偏振原理的高速摄像光学系统

通过对背光激光的选择,基于光的偏振原理建立了一套高速摄像光学系统.针对电弧与熔滴拍摄的差异性,在没有背光源与有背光源时,分别采用不同的光学元件对弧光进行抑制,并在实际焊接的拍摄过程中取得了较好的拍摄效果.     

脉冲TCGMAW电流频率对熔滴过渡与焊缝成形的影响

基于所建立的高速摄像与电信号检测系统,对高速脉冲双电弧共熔池MAG焊在不同脉冲电流频率下的熔滴过渡过程进行了观察,并就频率变化对熔滴过渡方式以及焊缝成形质量的影响进行了研究.结果表明:在实验所采用的焊接规范下,脉冲电流频率较高( 140 Hz)时,前丝熔滴过渡方式为射滴过渡,而后丝熔滴过渡方式为射流过渡;脉冲电流频率较低(低于50 Hz)时,前丝、后丝熔滴过渡方式均为射滴过渡;而当脉冲电流频率在50～140Hz间变化时,前丝、后丝熔滴过渡方式均为射流过渡;脉冲电流频率在50～100 Hz间变化时,焊缝成形质量较好.     

脉冲MIG焊熔滴过渡光谱信息的研究

采用焊接电弧光谱检测装置,对脉冲MIG焊熔滴过渡的光谱信息进行了研究,结果表明,电弧光谱信息可以很好地反映脉冲MIG焊的熔滴过渡;发现了多种熔滴过渡的光谱信息模式,这些模式可反映1峰0基、1峰1基等各种形式的熔滴过渡,特别是可以对脉冲峰值期间的多滴喷射过渡作出清晰的反映;信号波形的脉动幅值大,脉宽较宽,抗干扰能力强,容易识别,信号品质优越。这些结果为脉冲MIG焊熔滴过渡的光谱实时控制奠定了良好基础,为脉冲MIG焊的控制开辟了一条新途径。     

基于计算机图像处理的FCAW熔滴过渡形态的分析

利用计算机图像处理系统观察了CO2保护气氛下,药芯焊丝电弧焊的熔滴过渡行为、电弧形态等电弧物理现象,总结了熔滴过渡的类型.研究结果表明,随着焊接参数的增大,药芯焊丝依次出现短路过渡、大颗粒过渡和细颗粒过渡,并观察分析了药芯焊丝产生的滞熔现象.     

熔化极气体保护焊熔滴过渡光谱信号的品质

基于对电弧光谱动态特征的认识,在实验的基础上获得了不同过渡形式下熔滴过渡的光谱信号,通过与电弧电信号和电弧光强信号的对比,发现以光谱信号检测熔滴过渡,具有工艺适应性宽、信号强度大和信噪比高等优点,因此可以认为光谱信号具备最佳的信号品质。     

弧焊过程电信号分析系统的研究

弧焊过程电信号分析系统是研制高质量焊接电源设备的一种重要测试技术手段,本文基于Windows环境、调整数据采集卡PCL1800和工控机通用平台,采用VisualC＋＋0开发出高速侈功能弧焊电信号测试分析软件,该系统能精确测定焊接过程的弧焊电压和焊接电流波形,并提出焊接过程动特性的特征信息,从而为高性能焊机的研制和焊接工艺参数的优化提供了一个强有力的工具。     

钨极气体保护焊金属原型技术工艺

介绍了基于钨极气体保护焊(GTAW)的金属原型技术成型工艺及其实验系统组成,对GTAW成型过程进行分析,得到了与金属零件成型相关的焊接工艺参数,通过实验与数学建模得到了关键参数(焊接电流、焊接速度、送丝速度)与焊缝几何尺寸的关系,根据快速成型的特点及要求,优化了焊接工艺参数并进行了三维金属零件的堆积实验.结果表明:用该工艺参数制造的金属零件成型较好,表面均匀,能够满足金属原型制造的要求.     

二氧化碳焊接弧压智能控制器

研制了基于短路过渡过程评价的二氧化碳弧焊电弧电压自寻优微机智能控制器,该智能控制器根据焊接电流的设定值对电弧电压进行自寻优调节,使焊接参数达到最佳配合,该控制器主要由弧压模糊控制模块与一元化推荐表组成,弧压模糊控制模块以二氧化碳弧焊过程中的熔滴短路过渡频率、燃弧时间与短路时间的比值,以及短路周期标准差等特征参数的综合值作为判据进行弧压寻优,实验表明,此智能控制器能显著改善二氧化碳焊机的性能,同时也降低了焊接飞溅。     

三种植物叶片电信号的特征分析

采集玉米(Zea mays L)、芦荟(Aloe vera L)和吊兰(Chlorophytum comosum)三种植物叶片的表面电信号,通过小波变换对采集到的电信号进行降噪和重构,对降噪后的电信号进行功率谱分析。结果表明,玉米、芦荟和吊兰三种植物叶片电信号是幅值为μV级、频率分布在2 Hz以下的低频电信号。玉米叶片电信号的频率分布主要集中在0～0.4 Hz,芦荟叶片电信号频率分布主要集中在0～0.6 Hz,吊兰叶片电信号的频率分布主要集中在0～0.8 Hz。     

埋弧焊在箱型梁焊接中的应用

为解决工业锅炉钢架中梁柱焊接时采用焊条电弧焊存在的问题,生产了具有埋弧焊技术的龙门焊机。介绍了龙门焊机的技术参数、应用效果及实际应用后的改进情况,并对应用中存在的问题进行了总结。     

电弧焊焊接材料的发展现状及趋势

阐述了国内外电弧焊焊接材料的应用现状,对比了我国电弧焊焊接材料与发达国家之间的差距,分析了制约我国电弧焊焊接材料发展的主要因素,提出了我国电弧焊焊接材料发展面临的问题及将来发展的主要方向.     

小波熵在植物电信号识别中的应用研究

利用小波良好的时频局部化特性以及熵能够对系统状态进行表征的特点,提出将小波熵作为植物电信号的特征向量,将该特征输入到BP神经网络分类器进行自动识别,取得了良好的识别效果。同时,利用小波能量熵对结果进行分析。结果表明,小波熵比小波系数能量作为特征对植物电信号的识别更有效。     

手工电弧焊与CO2气体保护焊焊缝成形特征研究

采用手工电弧焊与CO2气体保护焊对Q235钢板进行表面堆焊,研究了两种焊接方法的焊缝成形特征．结果表明,虽然手工电弧焊是气渣联合保护,有利于焊缝成形,但手工操作使得焊接速度难以保证匀速,导致焊缝表面粗糙,焊缝弯曲不平直;并且由于药皮焊条直径粗,导致手工电弧焊热影响区宽．而细丝CO2气保焊由于形成稳定的熔滴过渡,使得焊缝表面波纹细致、美观,焊缝平直,热影响区窄．CO2气保焊能精确控制焊接规范,可通过调节焊接规范来获得良好的焊缝成形,手工电弧焊不能精确控制焊接规范,不利于得到成形良好的焊缝．     

高速摄像技术中TIG焊接过程的熔池和电极研究

TIG焊接过程中，熔池液体的流动和阴极表面的变化直接影响焊接质量和电弧稳定性的好坏。本采用高速摄像机配合光学窄带滤光片，很好地解决焊接过程熔池液体流动和电极现象的观察困难的问题，研究焊接过程中液面的流动和电极表面的变化情况。研究结果表明：焊接电弧的辐射由一些不连续波长的峰组成，选择950—960nm波长的红外窄带滤光片有选择地降低等离子体电弧的亮度，清晰地观察焊接过程中熔池表面的变化和电极表面的变化。熔池液体的对流的原因是由于温度差别造成的液体表面张力和密度不同、电弧等离子体的压力以及电弧电流的电磁力，液体流动的平均速度为0．12m／s，最高瞬间速度可达0．7m／s。在焊接过程中，电弧上方的电极表面形成钨枝晶和氧化钍富集区，是下一次使用时电弧的起弧点，电弧起弧的稳定性取决于电极尖端氧化钍的含量。     

脉冲参数对脉冲MIG焊焊接行为的影响研究

针对自行开发的软开关逆变电源,设计了脉冲参数影响规律研究的工艺实验平台。实验根据一脉一滴的原则,改变峰值电流、峰值时间、基值时间,采用小波分析仪采集焊接过程的电流电压信号,并用高速摄像机获取熔滴过渡图像,结合两者处理结果分析表明,脉冲参数直接影响熔滴过渡过程,峰值电流和峰值时间之积对熔滴过渡影响显著,基值时间和基值电流对熔滴过渡影响不大。