脉冲旁路耦合电弧GMAW焊接过程的稳定性控制

脉冲旁路耦合电弧GMAW(Pulsed DE-GMAW)是一种低热输入的新型焊接方法,可以应用于铝钢异种金属的焊接.针对其在开环条件下耦合电弧抗干扰能力较弱、焊接过程不稳定、焊缝成形较差等影响焊接质量的关键问题,提出通过调节主路弧长控制耦合电弧稳定性的方案,并利用Matlab/Simulink软件和xPC-target快速原型控制平台,进行耦合电弧弧长稳定性控制实验.结果表明:通过控制主路弧长可以有效解决Pulsed DE-GMAW焊接过程中耦合电弧稳定性问题,保证Pulsed DE-GMAW焊接质量,获得成形良好的焊缝形貌.     

双弧脉冲惰性气体保护焊耦合电弧稳定性控制

针对双弧脉冲惰性气体保护焊(MIG)的特点和控制要求,提出了视觉反馈并控制主弧弧长来稳定整个耦合电弧的控制策略.在此基础上,搭建了基于xPC的双弧脉冲MIG焊实时控制系统,设计了主弧弧长视觉提取方案,并进行了基于视觉反馈的耦合电弧稳定性控制实验.结果表明,通过视觉传感并控制主弧弧长的稳定来保证整个耦合电弧稳定的控制策略是可行的,能够满足双弧脉冲MIG焊的控制要求,保证焊接过程的稳定进行,焊接效果良好.     

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.     

脉冲旁路耦合电弧MIG焊一体化专用电源建模及仿真

脉冲旁路耦合电弧MIG焊是一种低能量输入的焊接方法,其普遍采用双电源协同的方式来实现.针对双电源系统结构复杂、协同控制困难的问题,采用一体化专用电源的思想,提出了主弧和旁弧两路脉冲电流使用同一控制系统进行统一协调控制的总体设计方案.设计了基于三相输入整流滤波、有限双极性全桥逆变、变压及二次整流滤波的主电路,采用模糊自适应整定PID控制算法进行反馈控制.搭建了主电路、控制算法和PWM波生成器的系统整体模型,模拟仿真了脉冲旁路耦合电弧MIG焊主弧和旁弧脉冲电流波形同步相位和交替相位时的情况,仿真结果结果表明,脉冲旁路耦合电弧MIG焊一体化专用焊接电源的设计方案是可行的,能够满足其电流波形匹配的要求.     

脉冲参数对脉冲DE-GMAW熔滴过渡影响的建模及仿真

针对铝-钢等现有焊接方法效率低、成本高等缺点,提出了一种低成本、热输入精确可控的脉冲旁路耦合电弧MIG焊(DE-GMAW)焊接方法.建立了脉冲旁路耦合电弧MIG焊数学模型,从焊丝熔化模型和电磁不稳定收缩模型仿真研究脉冲参数对熔滴过渡的影响规律.结果表明:在脉冲旁路耦合电弧MIG焊过程中,在主路平均电流和旁路平均电流不变的情况下,随着主路或旁路峰值电流的增大、脉冲占空比的变大,熔滴过渡频率会变大,更有利于脉冲旁路耦合电弧MIG焊熔滴的过渡,而且峰值电流对熔滴过渡的影响力要大于脉冲占空比.     

旁路耦合电弧MIG焊数据采集系统的设计与实现

建立一套用于旁路耦合电弧MIG焊接的实验系统,运用LabVIEW编写旁路电弧MIG焊多路电流电压、电弧图像的采集程序,实现焊接电流、电压高速采集,实时显示及存储功能.根据采集得到的实验数据,分析在不同焊接旁路电流输出下,焊接电弧图像、电流电压同步采集过程中电流与电压数值关系及电弧形态.同步过程电流电压数值关系和电弧形态.研究结果表明,旁路电弧MIG焊接过程电流电压信号稳定,焊缝成型质量好,符合旁路耦合电弧理论关系.     

双旁路耦合电弧GMAW熔池图像边缘提取算法

为了研究在双旁路耦合电弧气体保护电弧焊(DB-GMAW)方法下的铝合金焊接过程,通过被动视觉检测系统对焊接过程中的熔池图像进行了采集.介绍了该焊接方法的原理和系统组成,对所得焊接熔池图像进行了Roberts、Sobel、Prewitt、LOG、Canny、ZeroCross 6种微分算子的边缘提取和结果对比.结果表明:由于旁路电弧的分流作用使得通过母材的电流大幅减小,显著降低了熔池区电弧的亮度,从而降低了熔池图像采集和处理的难度;比较6种微分算子对熔池图像边缘提取的结果,Canny算子可以得到连续性、完整性和准确性均符合控制要求的熔池边缘结果,为实现该种焊接方法的过程控制奠定了基础.     

铝-钢脉冲DE-GMAW与CMT熔钎焊热循环曲线测试与对比

介绍一种新的铝-钢异种金属焊接方法脉冲旁路耦合电弧MIG焊(pulsed DE-GMAW),将该方法应用于铝和镀锌钢板的焊接,得到成型良好的焊缝.采用接触式测量法测量pulsed DE-GMAW法在不同焊接参数下的热循环曲线,并与CMT进行对比分析,结果表明:CMT法通过推拉丝及短路波形控制能减小焊接过程中的热输入;而pulsed DE-GMAW法通过增加旁路电流达到分流的目的,也可以降低输入母材的热量,2种方法的热输入控制效果相当,均能较好实现铝-钢异种金属的焊接.     

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.     

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.     

高压干法水下熔化极惰性气体保护焊电弧声数据采集与分析

摘要： 设计了高压干法水下熔化极惰性气体保护焊（MIG）电弧声采集硬件系统,研究分析了不同环境压力对声音信号的影响规律,并进行了不同压力环境下的传声器校准;采用LabVIEW软件编程,同步采集焊接过程中的电弧声和电流、电压信号,在时域和频域两方面分析高压干法水下MIG焊接过程中不同环境压力下的电弧声信号特征,为电弧声在高压干法水下MIG焊接质量监控中的应用奠定基础.     

水下焊接参数相关性分析及其电弧稳定性研究

摘要： 在高压舱内进行了不同水深的水下湿法药芯焊丝焊接（FCAW）试验,以电弧电压差异系数的倒数作为衡量电弧稳定性的指标,分析了不同水深条件下电弧电压与焊接电流之间的相关性对电弧稳定性的影响,并从送丝 熔化系统的角度探讨了电压与电流的相关性对电弧稳定性的影响规律;利用二次函数拟合电弧稳定性指标与电弧电压之间的关系,得到最佳的电压与电流关系.结果表明：最佳的水下湿法FCAW的电压与电流关系曲线呈上升的变化特性,随着水深增加,FCAW需要更高的电弧电压;水下湿法FCAW的电弧稳定性取决于电压与电流的相关性,而并非简单地随着水深的增加而下降;水深对电弧稳定性的影响主要表现在电压与电流相关性的不同;随着水深增加,相同焊接电流所需的电弧电压相应地增大.     

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.     

基于视觉识别的多层多道路径规划修正

摘要： 针对传统大厚板手工电弧焊和半自动焊工艺复杂、焊接效率低下、质量稳定性差等问题提出大厚板焊接的新方法：双机器人双面熔化极活性气体保护焊（MAG）,打底焊采用双机器人双面MAG错位焊接,填充焊采用双机器人双面MAG对称焊接.多层多道焊接过程中累积误差和焊接变形会对多层多道路径规划精度造成影响,准确的多层多道路径规划是实现大厚板机器人自动焊接的关键因素.提出基于视觉识别的多层多道路径规划修正方法,通过图像处理结合图像三维信息恢复获得各焊道实时填充信息,对多层多道路径规划进行修正,提高多层多道路径规划精度.     

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.     

步进式电弧螺柱焊枪及控制系统的研究

在深入研究电弧螺柱焊过程及传统电弧螺柱焊枪的基础上，提出了一种全新的设计思想，以此研制开发了步进式电弧螺柱焊枪及其控制系统．焊枪的机械结构部分以步进电机为动力机构，以螺旋传动装置为运动机构主体，实现了电弧螺柱焊所需的螺柱运动过程；控制系统以MCS-51单片机为主控元件，实现了对焊枪及焊接过程的控制．螺柱提起高度、送下深度、提起和送下速度等焊接参数的设定由程序控制，减少了人工调整的随机误差；同传统电弧螺柱焊枪相比，此焊枪的参数调节具有相互独立的特性，送下深度可以在更大范围内调整．     

短路过渡CO2焊燃弧电流波形实时模糊调整

To improve the technical effect of the arc current control for CO₂ welding, the controlling method was used to realize real-time fuzzy adjustment of the arc current. The droplet volume was used as the aim function, the pulse width of the arc current as the adjustment parameter, and the fuzzy controller as the core. The results show that the method simplify the setting of welding parameters, strengthen welding stability and adaptability to the welding conditions, and improve the welding results.     

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．     

焊接电弧的三维外特性控制研究

传统的固定外特性电源对焊接电弧的控制常难于达到最佳效果。为此,提出了三维外特性的概念,并对其进行了数学描述。在此基础上,分析了弧焊电源系统必须满足的两个必要条件,并设计了微机控制的绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ）逆变电源,该电源可通过分析电弧状态及焊接工艺要求实时调整其输出,实现了焊接电弧的三维外特性控制。实验表明,三维外特性控制用于ＣＯ２焊接时减少了飞溅,改善了焊缝成形,用于纤维素焊条全位置焊时,解决了断弧和熄弧难题。