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.     

相同热输入条件下参数匹配对SUH409L焊缝组织的影响研究

为研究铁素体不锈钢在相同的热输入下焊接速度对其焊缝组织的影响,使用TIG焊接方法对1.5mm厚的SUH409L不锈钢板进行了焊接,9组参数的焊接电流和焊接速度同比例变化,使得焊接热输入保持不变。使用共聚焦显微镜、维式硬度计分析了不同参数下焊缝的组织和硬度分布。结果表明,焊接热输入和散热情况共同影响熔池尺寸,进而影响焊缝组织。当热输入定为178J/mm时,焊接速度超过483mm/min后,熔池长宽比大于2.0,焊缝等轴晶比例大于20%,焊缝硬度分布较为平缓,可以有效地改善焊缝在受载时的应力应变集中。焊接速度超过650mm/min后,焊缝中等轴晶比例增加幅度不明显,同时焊缝会出现下塌的情况,抵消了等轴晶对应力应变集中的贡献。     

焊接工艺对镍基焊缝气孔的影响

针对镍基合金钨极氩弧焊焊缝中气孔形成的影响因素,采用高速摄像机、光学显微镜获得了气孔在熔池及焊缝中的形态及分布特征照片,研究了油污、送丝速度、保护气体和焊接电流等参数对熔池气泡的影响。结果表明：采用钨极氩弧焊对镍基合金焊接时,熔池表面有少量的气泡逸出,证明了焊缝金属中气孔源的存在;显微组织观察发现,有未及时逸出的气泡残留其中,但是利用UT,RT探伤手段无法检测出该类缺陷的存在;送丝速度和焊丝油污对焊缝金属中气孔的形成有明显的影响;适当调整其他焊接工艺参数对气孔影响均不显著。     

6mm厚货车用铝合金板摩擦搅拌焊试验研究

摩擦搅拌焊技术已成为铝合金焊接的重要手段。针对5052和6061-T6两种6 mm厚铁路货车使用的铝合金板材,采用摩擦搅拌焊设备进行焊接试验;并进行了相关检测,研究不同工艺参数对焊接质量的影响。结果表明:提高搅拌头的转速和降低焊接速度有利于降低设备的主轴轴向受力。在低转速时,摩擦搅拌焊的焊接质量较差,焊缝结构疏松,容易出现焊缝缺陷;当转速提高到1 200 r/min时,热输入能量适中,焊缝表面光滑明亮,表观质量良好。由焊缝表观可以发现,提高焊接进给速度后,焊缝表面光亮度下降,纹路变得明显,表面变得粗糙;在较高的搅拌头转速下以不同焊接速度进行焊接,其焊缝内部基本无可见缺陷,质量良好;在相同的搅拌头转速和焊接速度下,6061-T6铝合金板焊接过程中主轴压力略低于5052铝合金板。     

铝合金变极性TIG焊熔池与阴极清理区视觉检测系统

基于铝合金变极性钨极惰性气体（TIG）焊接光谱分析,选择合适的滤波片和减光片,建立了在线检测铝合金变极性TIG焊熔池与阴极清理区的视觉检测系统,获得了清晰的熔池和阴极清理区图像,并且观察到了不同反极性比时熔池和阴极清洁区的变化,焊后对比结果表明,与通过视觉系统检测到的图像一致.此外,还得出了反极性比对阴极清理宽度和焊缝宽度的影响规律曲线,为优化焊接生产工艺提供了依据.     

基于X射线图像序列的焊缝缺陷自动检测方法

X射线无损检测对于焊接结构件的质量保证具有重要意义,焊缝缺陷X射线实时自动检测的核心技术是序列图像处理。目前,国内外的研究工作大多集中在基于孤立图像的处理中,由于焊缝缺陷形态的多样性而难以将噪声与微小缺陷区分开,因此无法解决缺陷的漏检率和误检率此消彼长的矛盾。该文着眼于时间序列图像,提出基于帧内分割和帧间跟踪相结合的焊缝缺陷检测方法,在图像的空间域处理中消除漏检,在图像的时间域处理中消除误检,从而为解决缺陷漏检和误检之间的矛盾提供了有效途径。试验和现场应用期间,对于常见的壁厚分别为8.8mm、12.5mm以5m/min速度运动的螺旋焊缝钢管中的一系列自然缺陷,最小检出缺陷直径分别约为0.6mm、0.8mm,符合工业应用要求,与此同时无误检出现。     

GMAW熔滴热焓分布及焊缝几何尺寸的预测和控制

本文综合考虑ＧＭＡＷ焊接的物理过程，提出了熔滴热焓量在熔池中的分布模型，建立了ＧＭＡＷ焊接熔池流场，热场的数值分析模型，以此为基础研究了焊接工艺参数与焊缝几何尺寸的关系。实验表明，焊缝几何尺寸的计算值和实测值吻合良好，这一模型可用于焊缝几何尺寸的预测和控制。     

应用于铝合金焊接中的被动视觉获取

摘要： 根据铝合金的特点,提出了铝合金钨极氩弧焊中应用的双窗口被动视觉传感技术,可以清晰地观察到熔池宽度和焊缝间隙等几何参数.通过图像处理技术可以稳定地提取出图像的几何特征,将其作为焊接质量和焊缝跟踪等技术的检测信息,并应用于火箭贮箱的焊接.     

PAW视觉传感焊缝跟踪检测系统的设计与实现

采用低成本电荷耦合器件制作了焊接过程视觉传感器,实现了一种等离子弧焊焊缝实时跟踪系统,从PAW熔池后方拍摄获取图像,识别出了熔池图像最亮点,以它作为熔池中心得到了焊缝偏差的实时检测曲线,采取双缓冲图像采集和多线程程序设计方法,设计了相应的实时控制软件,其检测周期可达43ms,较好地满足了焊缝跟踪的实时性要求.通过分折,找出了系统的瓶颈,并指出该系统实现更高性能的途径在于采用高速摄像头和高速采集卡.     

基于热波无损检测的缺陷深度检测和边缘识别

红外热波无损检测技术是一种快速、有效的检测手段,可以定量检测铝槽试件下表面缺陷的深度.本文通过几种经典的边缘检测算子对热波图像的处理,表明识别缺陷边缘信息直观、可视化程度高,可作为实验结果的参考依据.     

脉动送丝频率和抽丝距离对铝焊接过程中气孔去除效果的影响

采用交流钨极惰性气体保护电弧脉动送丝焊接方法,通过9组不同脉动送丝工艺参数的对比试验研究了焊接过程中脉动送丝频率以及抽丝距离对焊接气孔去除效果的影响规律,并检测了焊缝的质量和横截面气孔率.结果表明:在一定的焊接参数范围内,随着脉动送丝频率增加,焊缝横截面的气孔率先降低而后逐渐趋于稳定,气孔的分布逐渐向焊缝边缘靠近;随着抽丝距离增加,焊缝横截面的气孔率先降低而后升高,气孔直径的最大值明显增大;当脉动送丝频率为20 Hz,抽丝距离为2.0mm时,可以获得最佳的气孔去除效果,且焊缝表面成形良好.     

基于X射线图像序列的焊缝缺陷自动检测方法

X射线无损检测对于焊接结构件的质量保证具有重要意义,焊缝缺陷X射线实时自动检测的核心技术是序列图像处理。目前,国内外的研究工作大多集中在基于孤立图像的处理中,由于焊缝缺陷形态的多样性而难以将噪声与微小缺陷区分开,因此无法解决缺陷的漏检率和误检率此消彼长的矛盾。该文着眼于时间序列图像,提出基于帧内分割和帧间跟踪相结合的焊缝缺陷检测方法,在图像的空间域处理中消除漏检,在图像的时间域处理中消除误检,从而为解决缺陷漏检和误检之间的矛盾提供了有效途径。试验和现场应用期间,对于常见的壁厚分别为8.8 mm、12.5 mm以5m/m in速度运动的螺旋焊缝钢管中的一系列自然缺陷,最小检出缺陷直径分别约为0.6mm、0.8mm,符合工业应用要求,与此同时无误检出现。     

焊接工艺规范参数对焊接产品质量影响因素的分析

本文重点阐述焊接工艺各规范参数对焊接质量的影响,主要从焊缝形状尺寸与焊接工艺规范参数的关系、焊缝与熔池的关系延伸到焊接工艺各规范参数与焊接质量的关系进行了详细的分析,揭示了焊接质量的关键在于焊接热输入的控制。     

基于图像配准的焊区高动态范围成像信息融合

针对集装箱波纹板等高速熔化极活性气体保护焊中熔池及其前区相连焊缝区域照度分布梯度较大,普通工业相机难以对其稳定、完整成像,进而在焊接过程中引导焊枪运动,在双靶面成像系统的基础上,进一步提出一种基于图像配准技术的熔池及其前区相连焊缝感兴趣特征精确、高效及鲁棒性成像信息融合方法.该方法先对获取的不同源图像进行预处理并分别提取感兴趣特征;然后,依据双靶面配准规则,将一成像靶面的成像特征映射到另一成像靶面的坐标系中;接着,基于数组运算对变换后的双靶面图像进行扩展,得到基准、图幅大小一致的图像;最后建立双靶面成像系统的并行融合算法,实现焊区非同源图像感兴趣信息的高效融合,为直视式焊缝跟踪过程中焊枪相对待装配焊缝中心线的实时偏离量的监测提供理论及技术支持.     

搅拌摩擦焊接Cu-Al接头组织及焊缝质量分析

利用搅拌摩擦焊(FSW)对纯铝和T2紫铜进行对接焊接时,为了获得最优工艺参数,提高焊缝质量,本研究采用不同固定位置、不同转速和不同偏移量下,Cu-Al异种材料FSW对接焊接的工艺过程。结果表明:当Cu板固定在前进侧时,在搅拌头旋转速度为1 000 r/min、焊接速度为100 mm/min、偏向铝侧2 mm的工艺参数下,可以获得高质量焊缝,焊接工艺参数与焊缝表面形貌、力学性能和微观组织以及焊缝质量密切相关。该工艺参数下焊缝的强度、硬度等力学性能基本接近于母材。通过对本研究焊缝微观组织的分析发现,焊核区晶粒发生动态再结晶并获得细化的等轴组织,热机影响区受搅拌头作用扭曲变形,晶粒沿塑材流动方向纤维化,热影响区受温度梯度影响较母材区晶粒粗大化。     

2219铝合金变极性钨极惰性气体保护焊的焊缝成形模糊控制系统

以航天薄壁结构件用2219铝合金变极性钨极惰性气体保护焊(GTAW)为背景,设计和研制了一套基于多信息传感的机器人变极性GTAW焊缝成形模糊控制系统.采用视觉传感系统实时获取焊缝的间隙和错边量,并利用相应的图像处理方法获取液态2219铝合金熔池的正面特征信息;采用模糊逻辑控制方法进行焊缝参数的在线调整和补偿控制,以确保焊缝熔透及其成形的均匀性.结果表明,对于厚度为8mm的2219铝合金对接焊,采用所设计的模糊控制系统能够根据焊缝的间隙量和错边量来实时调整焊接电流和送丝速度,使其熔池正面宽度较为稳定,从而保证了焊缝熔透及其成形均匀.     

铜包铝线材TIG焊熔池宽度的最佳检测与控制

文章针对铜包铝线材TIG焊焊接速度快、所采用的铜板很薄、熔池宽度很小的特点,设计了一种采用视觉传感器在近弧区对熔池进行取像的熔池宽度实时检测与控制系统.采用CCD视觉传感器在焊接方向钨极的后方采集焊接熔池图像;利用视频处理电路对视频信号进行处理,获得熔池边缘信息;依此信息采用改进的模糊控制器对弧焊电源的电流进行快速控制,从而实现对熔池宽度的控制;实验结果表明,该系统的熔宽偏差、检测误差能够很好地满足生产要求.     

数学形态学在自动焊接过程熔池图像识别中的应用

报告利用数学形态学对CCD摄取的焊接过程熔池图像后期处理的方法与结果.实验结果表明,通过一定的算法,焊接过程中的熔池图像尺寸,熔池边沿、焊缝位置等焊接参数都可以提取出来,从而为焊缝跟踪提供正确依据.     

等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟

建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型，以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况．综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化／凝固相变潜热等对熔池温度场的影响．采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析，利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型，得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况．模拟结果表明，随焊接电流的增大和焊接速度的减小，熔池体积增加，熔宽和热影响区都增大．试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性．     

基于无损探伤的高精度电路板缺陷检测系统

为了实现电路板焊盘、焊点焊接情况的快速缺陷分析,采用无损探伤技术结合大比例成像结构设计了高精度电路板缺陷检测系统.系统由X射线机、MV-M1000型高分辨率图像采集卡以及MN39750PA型CCD探测器构成,在分析了无损探伤基本原理的基础上,设计了大比例电路板成像结构,并提出了累计采样降噪算法.针对存在焊接问题的电路板进行实验,实验结果显示:通过无损探伤系统可以清楚地观察电路板的焊接情况.经光学系统计算分析可知,对缺陷的检测精度可达30 μm,可以有效地满足工业应用等的设计要求.