熔化极气体保护焊引弧时间预测模型

通过分析熔化极气体保护焊(GMAw)引弧过程中焊丝与工件接触处的加热过程,建立了GMAW接触引弧时间预测计算模型,并实验验证了该计算模型的准确性和可靠性.结果表明:引弧时间不仅与焊丝的热性能和电性能有关,而且与焊丝直径、引弧电流和接触电压有关;基于预测模型计算的引弧时间与实验所得引弧时间基本一致,该计算模型具有一定的准确性和可靠性,为进一步认识GMAW引弧机制以及对焊接电源引弧阶段的合理设计提供指导.     

熔化极气体保护焊动态过程的微机测试与分析

介绍了熔化极气体保护焊动态过程微机测试与分析系统的设计。测试系统不仅使操作人员通过用户界面可方便及时地观察和分析焊接动态过程,而且综合了频谱分析等数据处理功能,为焊接测试提供了较强的硬件与软件支持,解决了焊接动态测试系统中数据量大、要求多种显示形式、数据处理复杂等问题。该系统功能实用,为焊接过程研究和生产应用提供了有效的工具。     

窄间隙旋转电弧熔化极活性气体保护焊视觉焊缝偏差检测

摘要： 针对旋转电弧窄间隙熔化极活性气体保护焊多层单道焊焊缝跟踪需要,提出一种基于被动视觉传感的焊缝偏差识别方法. 首先通过旋转电弧位置传感器和处于触发工作模式的CCD摄像机获取电弧旋转到坡口左侧和坡口右侧时的焊接图像,然后根据图像灰度直方图特点,构建了自适应双阈值获取算法. 大阈值用于获取电弧区域进而得到电弧中心位置;小阈值用于获取坡口工件区域,进而通过计算水平方向一阶差分得到坡口边缘. 通过对比一个电弧旋转周期内获取的两幅图像,可计算电弧旋转中心和坡口中心的偏差,得到焊缝偏差. 该偏差检测算法高效、可靠且可避免坡口底部改变带来的误差,同时可用于不同偏差算法的比较和融合.     

双丝脉冲熔化极气体保护焊的数字化协同控制

为解决双丝熔化极气体保护焊(GMAW)中焊接过程不稳定、焊接效率易波动的问题,采用高速单片机80C320与80C552构成双微机协同控制器,分别控制主、从软开关逆变式脉冲焊接电源,借助现场总线通信协议,通过软件的方式协调主、从电源的工作;同时,采用模糊控制方法对双丝弧长进行闭环控制.从而使主、从电弧分别获得频率一致、峰值相差180°的脉冲电流,有效减少了电弧之间的干扰,使焊接过程稳定,焊缝成型良好.实验结果表明,数字化协同控制灵活性大,可使双丝脉冲GMAW过程稳定.     

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。     

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．     

CO2气体保护焊中飞溅的研究

本文分析ＣＯ２气体保护焊中工艺参数不当等对其飞溅形成的影响，提出了减少飞溅的措施。     

脉冲熔化极气体保护焊的弧长和熔滴尺寸控制

采用直接模型参考自适应控制算法对弧长和决定熔滴尺寸的焊接电流进行解耦控制,通过调节焊接电源输出电压和送丝速度,使焊接过程中电流和弧长保持在设定值上,使得每个脉冲周期熔化的焊丝体积相等,保证每个周期中熔滴尺寸在脉冲产生之前均匀一致.仿真结果显示该算法可以实现控制对象的输出跟随参考模型的输出.     

CO_2气体保护焊技术浅析

CO2气体保护焊由于生产效率高、抗锈能力强、焊接变形小等优点被广泛应用于车辆、船舶和机械制造业。本文从焊接电流和电弧电压匹配的核心环节和关键性的飞溅问题进行了研究。     

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.     

三丝GMAW焊接过程电弧中断现象分析

为揭示三丝GMAW焊接过程电弧干扰、电弧中断的原因及影响因素,基于信号采集系统和高速摄像系统同步采集焊接电流、焊接电压波形和电弧形态,理论分析三丝焊电弧偏移量的影响因素.结果表明：焊丝间距越大,电弧长度越短,焊接电流和电弧中断频率越小.针对三丝焊电弧中断现象,分析了电弧偏移量增大引起电弧长度增加从而造成电弧中断的原因.以三丝焊理论分析结果指导三丝GMAW焊工艺参数的选择,通过三丝GMAW焊接工艺参数的合理选择可获得无电弧中断的稳定焊接过程.     

GMAW 温度场计算及其焊接质量的特征建模

根据传热学、流体力学、物理冶金等理论，在熔化极气体保护焊(GMAW)的三维非稳态熔池的数学模型基础上建立了有限元模型，并使用通用有限元软件ANSYS对熔池温度场进行了计算．通过熔宽和熔深的测量值与ANSYS计算值进行比较，误差均控制在8％以内，表明使用ANSYS来计算GMAW温度场是可靠和可行的．结合智能诊断的基本理论，还建立了GMAW焊接质量的人工神经网络预测模型，并且采用软件MATLAB6．1对模型进行计算．结果表明，模型与实际过程符合较好，对于非线性的焊接过程，神经网络的适应性较强．     

并联双闭环控制方式对GMAW焊接过程的影响

在对短路过渡熔化极气体保护焊（GMAW）的飞溅及焊缝成形影响因素分析的基础上，基于数字信号处理器控制系统建立了一个全数字式并联双闭环控制系统，分别对短路阶段及燃弧阶段的焊接电参数进行调节，达到对短路、燃弧期间电流波形的分阶段适应性控制，以改善短路过渡GMAW工艺性能的目的．实验结果表明，采用该方式控制的波控数字式GMAW焊接电源，在焊接性能上与普通平特性逆变焊接电源相比有较大的提高，飞溅减小、焊接过程稳定、焊缝成形好，更加适合GMAW短路过渡焊．     

预测焊道形状及选择最佳规范的一种方法

本文研究了一种使用数据库及回归分析技术在电弧焊中预测焊道形状及选择最佳焊接参数的方法。利用新开发的系统,当输入基本焊接条件后,可实现预测焊道尺寸;由固定的焊道尺寸来预测合理的焊接规范;数据库中未存储相关的焊道尺寸时,可能提供一个关于坡口设计及规范选择的标准施工方案。     

焊缝熔合区焊接热循环模拟计算公式的研究

通过对埋弧焊及活性气体保护焊在不同规范、不同板厚、不同坡口形状及不同预热温度下的焊缝熔合区不同位置热循环的测定,了解和探讨了诸因素对焊接热循环及T_(8/5)r的影响规律。在此基础上,对传统的Rosenthal有限板厚点热源准稳定温度场解析式进行了修正,提出了热源位置应与焊缝横断面最高温度相对应、计算的反射级数应为1左右等新的看法,并确定了适用于低碳低合金钢计算的导温系数,同时解决了不同预热温度、不同坡口形状下的热循环计算。经过修正,计算的热循环曲线与实测曲线吻合较好。     

单电源双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊工艺

摘要： 针对常规双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊（GMAW）的控制过程较复杂、焊接成本较高等问题,提出了采用单电源实现双丝旁路耦合电弧GMAW的方法,并设计了采用快速原型技术的实验系统.同时,进行了大量焊接工艺实验.实验结果表明：采用单电源的双丝旁路耦合电弧GMAW可以稳定焊接,但相对于双电源的双丝旁路耦合电弧GMAW其稳定工作区间更窄;通过调节旁路送丝速度快慢的焊接工艺实验,分别找到了在主路电流为300、350、400、450、500、550A时旁路送丝速度的稳定工艺区间.     

铝合金钨极氩弧焊熔池图像处理

对铝合金熔池图像特点进行了分析,提出了一种快速有效的熔池边缘提取算法．采用边缘保持滤波和模糊增强对铝合金熔池图像进行预处理,并采用max-min算子对边缘进行检测,采用投影法对边缘进行细化和去除伪边缘而获得清晰的熔池边缘．该算法抗干扰强、计算速度快、计算准确,能有效提取熔池的形状．     

工艺参数对铝镁合金VPPA焊焊缝成形的影响

为了探明变极性等离子电弧焊方法对5A06铝合金焊缝成形的影响规律,采用单因素控制对比试验对变极性等离子弧焊缝成形进行了测量分析,研究正负极性电流、离子气流量、正负极电流持续时间和送丝速度4个焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律。研究结果表明,随着焊接电流的增大,焊缝正面熔宽和余高呈现先增加后减小的趋势,而背面焊缝的余高增大明显,但背面焊缝熔宽变化不是很明显;随着离子气体流量的增加,等离子电弧力增加,液态金属流动性增加,背面焊缝余高呈明显的增加趋势,而焊缝正面余高则呈下降的趋势;在负极性电流持续时间增加的情况下,焊缝正面余高和熔宽增加幅度较小,焊缝背面余高和熔宽呈减小的趋势;随着送丝速度的增加,焊缝余高显著增加,熔宽也小幅度增加。研究结果可为铝合金VPPA焊提供工艺支持。     

钨极惰性气体保护焊熔池三维自由表面特征参数的激光视觉测量

摘要： 针对现有的钨极惰性气体保护焊熔池三维自由表面测量方法难以应用于强弧光、高温辐射、液态金属表面镜面反射等问题,提出一种激光视觉测量法. 利用小功率点或线阵模式结构激光照射覆盖整个熔池表面,采用高速摄像机实时采集经熔池液态金属表面反射畸变的激光图像.设计图像处理算法提取成像激光点位置坐标,建立与投射激光点位置坐标的空间转换数学模型,离线获得熔池三维自由表面的几何特征参数值,对比实测凝固熔池表面对应参数值发现,所提取的几何特征参数值与实测值吻合较好,熔宽、长度和凸度误差分别为0.8%、0.6%和4.7%,证明激光视觉法能够实现熔池自由表面三维信息的动态测量,为采用几何特征参数调整熔池自由表面形貌变化控制焊缝成形及缺陷提供一种新方法.     

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。