焊缝熔透检测及控制的国内外发展概况

介绍了国内外关于焊缝熔透自动控制的发展概况，对各类焊缝熔透控制方法进行了分析，为了解焊缝熔透自动控制提供了一定的参考价值．     

焊接熔池正面几何参数和背面熔宽的数据提取方法

不论熔透控制还是焊缝跟踪，都需要实时或离线提取焊接熔池正面或反面的几何参数．在小电流脉冲TIG焊接试验条件下，为了获得训练焊缝熔透神经网络模型的大量数据，提出了一套方法，包括用于实时提取焊接熔池正面几何参数的算法和离线提取焊缝背面熔宽的摄影测量法，并采用C 语言开发了相应的软件．试验证明，该方法是可行的．     

TIG焊弧光传感熔透控制的研究

熔透控制是焊接质量控制领域的一个重要的发展方向,本文提出利用弧光传感器,采用熔池谐振法对TIG焊进行熔透控制,并建立了相应的微机熔透控制系统．试验结果表明,采用该方法焊接后的焊缝成形均匀一致,具有一定的发展前景．     

箱形钢构件半熔透对接焊缝的强度验算

针对郑州市某人行天桥工程中箱形钢构件焊缝的设计变更进行了分析,采用了4种方法对变更后的半熔透焊缝强度进行了验算,结果证明强度可以满足要求．为类似的半熔透焊缝计算提供了一些思路和算法,对这类问题的分析具有一定参考价值．     

基于视觉传感的激光-MIG复合焊熔透闭环控制

在对接焊中,坡口同隙的波动会导致焊接熔透状态的变化,为保证稳定的熔透,需要对焊接熔透状态进行实时检测和控制.针对CO2激光-MIG复合对接焊,建立了基于视觉传感和DSP的熔透状态实时检测与控制系统,获取了清晰的熔池背面图像,经过适当的处理得到了熔池背面熔宽的信息,并通过调节焊接速度或控制电弧电流,对熔透状态进行了控制.结果表明:即使在间隙明显波动的情况下也获得了熔透可靠、背面熔宽均匀的焊缝,从而实现了复合对接焊熔透状态的闭环控制.     

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.     

细丝埋弧焊焊缝跟踪控制

利用特制旋转扫描焊炬，在建立细丝埋弧焊电弧传感器静态和动态模型的基础上，选择了合适的采样区间和积分差值法．设计了以单片机为核心的细丝埋弧焊焊缝跟踪控制器及控制软件，实现了焊缝的自动跟踪，其精度在１ｍｍ以下，同时还达到了与普通埋弧焊相同的熔敷率．     

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.     

中厚板低频脉冲TIG打底焊的电弧形态及熔池行为

针对中厚钢板传统背衬板手工打底焊接工艺存在的效率低、工序复杂、过程稳定性差等问题,采用低频率、大占空比的脉冲TIG方法来实现无衬板5 mm大钝边16MnR钢的单面焊双面成形.利用高速摄像详细观察了焊接电弧穿过熔孔的被压缩过程,统计分析了一定焊接速度下电弧尾焰偏转角度和长度与焊缝熔透的相关性.实验结果表明:在一定焊接规范下,电弧熔化钝边形成孔状熔池,穿过熔孔的电弧尾焰偏转角度和长度均与焊接速度呈负相关,且与焊缝熔透程度约呈现正相关,通过观测电弧尾焰尺寸,可对打底焊时焊缝的熔透程度做出预判;电弧周期性变化的热力耦合作用增强了熔池液态金属的搅拌及对流作用,在表面张力、重力、电弧力以及气体吹力的共同作用下,熔孔侧壁上的液态金属向熔池边缘及底部流动,增强了熔池中的热传导,能有效增加焊缝熔深.     

活性剂对铝合金电子束焊的影响

为了研究铝合金焊缝熔深增加机理，利用电子束散焦焊的焊接方法对铝合金LF21进行了焊接．以SiO2和V2O5作为表面活性剂，研究了活性剂对铝合金LF21电子束焊接的影响．研究结果表明，SiO2、V2O5对焊缝成形的影响是不同的，其中在SiO2作用下焊缝表面成形美观；在V2O5作用下焊缝成形变差．在SiO2、V2O5作用时，与A-TIG焊焊缝的熔深明显增加、熔宽稍有减小的情况相比，SiO2和V2O5对电子柬焊的焊缝熔深与熔宽的影响不大，表明了表面张力梯度改变理论对铝合金活性焊的作用不明显．     

图象法焊接缝隙检测的研究

为了实现电弧焊过程的自动对中和焊缝质量控制，必须对焊接缝隙的相对位置和坡口几何参数进行检测。文章介绍了一套自行设计的计算机焊接缝隙检测系统，包括图象采集卡、光学传感器、计算机接口、图象处理软件，分析了它们的基本结构和工作原理。重点讨论了提高光学传感器、图象处理软硬件等抗干扰能力的措施。     

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.     

焊接机器人焊缝跟踪技术的现状与发展趋势

焊接机器人因其高效性在先进制造业中应用广泛,焊缝跟踪的精度和实时性是评价焊接质量的重要指标.焊缝跟踪以传感技术为基础,可实现焊缝的起止点和边缘检测、焊缝宽度测量等,传感器在机器人焊接过程中作用重大.详细分析和综述了机器人焊接过程中用于焊缝跟踪的各类传感器及其技术特点,系统地总结了其应用现状,并对焊缝跟踪技术的发展趋势进行了分析与展望,指出其未来的研究方向.     

激光焊接速度对焊缝组织和硬度分布的影响

利用激光焊接工艺焊接核级不锈钢,通过改变激光焊接速度得到不同的焊接接头。采用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段研究了熔深比、δ/γ比、组织形貌以及焊缝中各相的成分。通过显微硬度测试了焊缝接头上硬度分布。随着焊接速度的增加,焊缝熔深比线性增加,焊缝中啄-铁素体含量增加,岛状组织增多,板条状组织增多,蠕虫状组织减少,焊缝区的平均硬度值增加。     

不锈钢A-TIG焊活性剂的焊接性研究

利用自行研制的 30 4不锈钢A TIG焊活性剂进行了焊缝外观形貌、熔深效果、接头微观组织、化学成分及接头力学性能分析的焊接工艺试验 .试验结果表明 ,使用活性剂可以使焊缝熔深比常规的TIG焊增加 1～ 2倍 ,对 8mm以下的不锈钢钢板对接无须开坡口 ,可一次焊接完成并且单面焊双面成型 ,焊缝表面成形良好 .使用活性剂后接头微观组织、焊缝的化学成分和接头力学性能均不受影响 .     

基于模型的机器人管道自动焊接系统

论述了一种以焊缝几何模型和焊接过程模型为基础的管道机器人自动焊接系统，通过对管道定位机构（工件定位器）和焊接机器人的运动协调控制，使得在整个焊接过程中，焊缝相对于重力始终保持于最佳方向，同时焊枪相对于焊缝也保持在最佳方位上。文章首先介绍了系统的总体概念，接着详细讨论了工件定位器和焊接机器人的运动控制算法，最后通过实验和仿真验证了系统的可行性。     

低碳钢A-TIG焊活性剂的焊接性研究

利用自行研制的低碳钢A TIG焊活性剂进行了各种焊接工艺试验 .试验结果表明 ,使用本活性剂可使焊缝熔深比常规的TIG焊增加 3倍 ,对 12mm以下的低碳钢板对接无须开坡口 ,可一次焊接完成并能单面焊双面成型 .焊缝表面成型良好 ,接头微观组织、焊缝的化学成分和接头力学性能均不受影响 .焊接电流、弧长、焊接速度、涂层厚度和气体种类等均对焊接熔深的增加产生影响     

基于轮式小车的焊缝视觉信息的获取与跟踪

针对铝合金自动焊接,采用基于视觉的方式,探讨了适合双目视觉传感器的焊缝图像处理与跟踪方法;搭建了基于轮式行走小车的焊缝跟踪与控制平台,开发出一套切合系统的软件跟踪控制策略与软件平台;提出机器指令生成方法,开展基于铝合金对接焊缝非起弧跟踪实验.实验结果表明:跟踪效果良好,能够达到焊枪预期的位置和姿态,为后期小车系统起弧焊接与控制奠定了基础.     

轨道式管道焊接机器人焊缝跟踪方法研究现状

首先简述了截至2013年世界石油天然气管线的铺设情况以及采用熔化极气体保护焊(GMAW)的轨道式管道焊接机器人在工业中的应用情况、工作特点和优势,然后,较为全面地介绍了熔化极气体保护焊中常用传感器的分类,详细分析了它们的焊缝跟踪原理、优缺点和在管道焊接中的应用情况。研究发现,电弧传感器和视觉传感器具有实时性好、信息量大、跟踪精度高等优点,是管道焊接中应用最广泛的两种传感器,单一的传感器在不同工艺的焊缝跟踪中跟踪精度容易受到限制,而采用多种传感器相结合的方法可以极大提高油气管道的焊缝跟踪精度。采用视觉传感和电弧传感相结合的焊缝跟踪系统已经在日本投入天然气现场管线的焊接,并获得了良好的焊接效果。最后得出结论,焊接过程中应该根据工艺特点采取不同的跟踪方法,而采用多种传感器结合的方式可以提高焊缝跟踪精度,必将成为今后研究的热点。