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。     

高压干法直流正接GMAW熔滴过渡特性

为研究高压环境下的直流正接GMAW熔滴过渡特性,以环境压力、焊接电压及送丝速度为主要变量,采用高速摄像方法得到不同参数下熔滴过渡形式.探讨了各种熔滴过渡形式的分布规律及形成原因.结果表明:环境压力不高、送丝速度低时,熔滴呈现大滴过渡;环境压力不高、送丝速度中等时,低焊接电压易形成短路过渡而高焊接电压易形成大滴过渡;环境压力较高时,主要呈现排斥过渡和短路过渡:电压低时呈现短路过渡,电压升高呈现排斥过渡.结果可为高压干法直流正接GMAW参数选取提供依据.     

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.     

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.     

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.     

脉冲熔化极气体保护焊多信息采集分析系统

设计了基于虚拟仪器技术(LabVIEW)的脉冲熔化极气体保护焊的电信号和熔滴过渡多信息同步采集系统.利用高速数字摄像技术,记录熔滴过渡过程,同时采集焊接过程的电流、电压信号,并将各个信息传输到PC机中,实现数据的保存.通过综合分析熔滴过渡图片与对应电信号的关系,可为控制熔滴过渡形式,优化脉冲熔化极气体保护焊接参数提供依据.     

弧焊熔滴过渡的高速摄像与电信号测试分析

针对焊接熔滴过渡频率高、难以观察的特点,以焊接电流、电弧电压、熔滴过渡图像为信息源,建立了高速摄像与电信号小波分析系统,论文阐述该系统的构成并分析系统构建中的关键技术,利用该系统对自行研制的脉冲MIG焊电源熔滴过渡信号进行了测试与分析。结果表明,脉冲MIG焊短路过渡发生时,电弧电压信号、弧焊电流信号发生突变,有明显的特征变化,可直接用于过程控制;而射流过渡、射滴过渡发生时,电弧电压信号、弧焊电流信号变化平稳,没有明显的特征变化,可通过提取熔滴特征信息用于过程检测和质量控制。     

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...     

多弧旁路GMAW熔滴过渡图像边缘提取算法

熔滴过渡是焊接过程中影响焊缝成形和焊接质量的重要因素.为了对多弧旁路GMAW(DB-GMAW)焊接过程中的熔滴过渡特征信息深入研究提供条件,对该种焊接方法下熔滴过渡图像颈缩部分边缘提取算法进行了研究.对比了6种微分算子对其边缘的提取结果,选出了效果最好的ZeroCross微分算子,并对熔滴过渡连续帧图像进行了处理.结果符合要求.     

脉冲参数对脉冲MIG焊焊接行为的影响

针对自行开发的软开关逆变电源,设计了一个工艺实验平台,用于研究脉冲参数对脉冲氩弧(MIG)焊熔滴过渡的影响规律.实验根据一脉一滴的原则,通过改变峰值电流、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,结合两者处理结果进行分析.结果表明,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.     

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。     

双丝GMAW焊熔滴过渡对焊缝形状影响的研究

双丝共熔池GMAW(twin-wire co-pool gas shielded metal arc welding, TCGMAW)熔滴过渡对焊缝成形的影响体现在对熔池的作用上,熔滴对熔池的作用在于向熔池传输能量、动量和质量,最终会影响到焊缝的成形和质量。本文根据高速摄影结果,建立双丝GMAW焊接熔滴过渡的运动轨迹,从理论上分析了熔滴过渡的特点,并根据分析结果建立了贴体坐标系下熔滴带入熔池的热量和动量的数学模型,研究了熔池各个表面上的动量和能量边界条件, 在此基础上进行了焊缝形状的数值模拟,并与实验结果进行了对比分析。结果表明,建立的数学模型是可行的,与实际的试验结果比较吻合。     

双丝间接电弧氩弧焊的熔滴过渡形式

采用氙灯背光高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧氩气保护焊的熔滴过渡进行了研究。结果表明：双丝间接电弧氩弧焊正、负极的熔滴过渡形式并不完全相同,根据正、负极熔滴过渡形式的不同组合将熔滴过渡分为大滴—大滴过渡,射滴—大滴过渡,短路过渡,射滴—射滴过渡,射流—大滴过渡,射流—射滴过渡及射流过渡7种类型。在焊接过程中以射流过渡及射流—射滴过渡为主。双丝间接电弧氩弧焊主要靠电弧热量及熔滴携带热量熔化母材,熔滴过渡方向与电流流动方向不同,正、负两极熔滴同时过渡,两极的过渡频率、尺寸有所不同。     

焊接参数对铝脉冲MIG焊亚射流过程控制的影响

运用亚射流过渡自适应控制思想进行了铝脉冲MIG焊工艺试验,研究了焊接参数对铝脉冲MIG焊亚射流过渡的影响.通过工艺试验对焊接电流与电压的时基瞬时波形、相平面图和熔滴过渡的高速摄像进行了研究,验证了选择合适的电压上下限、送丝速度等焊接参数可以将脉冲MIG焊的电弧控制在亚射流过渡区,较好解决了亚射流过渡区范围窄、不易控制的问题.不合适的参数选择会导致射流过渡、短路过渡,甚至大滴过渡,从而影响焊接过程和焊接质量.     

铝合金AC-P-MIG焊接电弧行为及熔滴过渡过程

为了研究交流脉冲熔化极气体保护焊（AC P MIG）焊接过程中电弧形态特征及熔滴过渡控制,采用基于LabView的数据采集系统与高速摄像拍摄系统对焊接过程中电信号、电弧形态及熔滴过渡过程进行同步采集与拍摄.研究过程显示,焊丝为负极性（EN）阶段时电弧左右摆动并“上爬”越过熔滴而包裹焊丝,从而加速焊丝的熔化;焊丝为正极性（EP）阶段时电弧形态为典型的“钟罩形”,在脉冲阶段亮度与面积达到最大.熔滴在EN阶段长大速度加快,并在脉冲下降沿发生熔滴过渡.研究结果显示,EN与EP极性的交替变化,有利于降低电弧等离子流力及电弧对熔池的作用,控制合适的EN比率可以得到较快的焊丝熔化速度与较浅的熔深;控制脉冲阶段电流和时间可以实现稳定的一脉一滴过渡方式.     

影响焊条熔滴过渡力学因素的研究

本文通过测定试验焊条的电弧力、熔滴表面张力和过渡熔滴的统计尺寸及重量,借助双画面电声象同步激光高速摄影和X光高速摄影观察了熔滴过渡形态,测量了熔滴振荡参数。在这些实验结果基础上,从力学角度对影响焊条熔滴自由过渡的主要因素作了数量方面的和综合性的研究。     

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.     

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.     

正负极性CMT铝焊丝熔滴体积增长量分析

为了定量研究铝焊丝在正负极性冷金属过渡时熔滴体积的变化情况，搭建了VPCMT熔滴过渡图像及电信号采集平台．利用数字图像处理技术，对拍摄得到的熔滴过渡图像进行处理，得到了仅包含焊丝、熔滴轮廓的二值图像．结合焊丝直径与熔滴径向尺寸之间的关系特征，将熔滴与焊丝之间“固-液”分界面的判定分为焊丝直径大于、等于、小于熔滴径向尺寸3种情况进行讨论，提出了判别熔滴与焊丝之间“固-液”分界面的具体方法．首先基于此方法得到了不同工艺参数下，铝焊丝在燃弧阶段不同时刻的瞬时熔滴体积．依据燃弧阶段末期与燃弧阶段初期的熔滴体积，计算得到了不同极性下的熔滴体积增长量．发现在相同的工艺参数下，焊丝极性接负(EN)阶段的熔滴体积增长量明显大于焊丝极性接正(EP)阶段．之后给出了燃弧阶段输入功与熔滴体积增长量之比(W/ΔV)参量，并定量对比了在不同的工艺参数下，EP和EN阶段的W/ΔV变化．结果表明，熔化相同体积的铝焊丝，EP阶段所需要的燃弧阶段输入功约为EN阶段的2.2倍．最后结合焊丝作为阴(阳)极时的产热以及电弧在EN阶段沿焊丝产生“上爬”现象对上述结果进行了解释．该研究为后续精确控制溶滴尺寸，进而控制焊缝成形提供...     

手工焊熔滴过渡X射线高速摄影方法的研究

本文对X射线高速摄影技术进行了研究。试验表明;X光管电压、透射物与X光管及图象增强器之间的几何关系、拍摄光路参数的选择与匹配,以及图象增强器性能的优劣是影响拍摄效果的主要因素。在此基础上确定了最佳透视规范和拍摄规范,进行了手工焊熔滴过渡过程X射线高速摄影,获得了良好的拍摄结果。