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．     

无模型自适应控制方法在脉冲TIG焊中的应用

在脉冲TIG焊系统中,应用多输入单输出的无模型自适应控制方法,通过同时调节焊接峰值电流及送丝速度,将熔池的背面熔宽控制到期望值.结果表明,只需对控制变量进行较小幅值的调整,则能够快速控制背面熔宽至期望值,从而提高其效率,且有利于背面熔宽的稳定成形.同时,通过实验进一步验证了该方法的有效性.     

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.     

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.     

基于小孔特征的变极性等离子弧焊熔透预测方法

针对铝合金变极性等离子弧焊特点,建立了背面小孔视觉传感系统,实现小孔图像的实时采集和处理,并对小孔行为与焊缝成形关系开展了工艺研究,开发了基于小孔熔池与熔透状态的极限学习机预测模型,模型预测精度达到96.7%.研究表明,该模型能够较为可靠地预测变极性等离子弧焊的熔透状态,最终实现焊接质量实时监控的目标.     

等离子焊接小孔效应的电弧电压信号检测

为在等离子焊接小孔效应下对焊缝的熔透质量进行实时控制 ,在不同类型的焊接电源和被焊材料条件下 ,研究了熔池小孔效应与等离子电弧电压信号的关系规律。根据电弧电压信号相对于其均值的偏差的大小及熔池穿孔和未穿孔状态下电弧电压幅频低频段信号的差异分别设计了两种算法 ,并对电弧电压信号的加工处理 ,分别得到了两种传感信号。设计了熔池穿孔与否双阈值判断准则 ,用以检测熔池小孔是否存在。该传感技术可适用于不同焊接电源和不同工件材质 ,为实时熔透质量自动控制提供了反馈信息     

激光-等离子弧复合焊熔池的流动特性

为了研究激光-等离子弧复合焊接熔池流动特性,该文建立了焊接过程中液相区、糊状区和固相区的三维模型,采用体热源来模拟小孔效应,并利用有限控制容积法计算了复合焊接熔池的流场和温度场,重点研究了表面张力和电磁力的作用。数值分析结果表明:表面张力流是决定复合焊熔池流动的主要原因,是影响焊接成形的主要因素;与表面张力流相比,电磁力流的强度较低,但可增加熔深和下表面熔宽。针对1420铝锂合金的复合焊工艺试验表明计算结果与试验相符合。     

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.     

激光-等离子弧复合焊熔池的流动特性

为了研究激光-等离子弧复合焊接熔池的流动特性,该文建立了焊接过程中液相区、糊状区和固相区的三维模型,采用体热源来模拟小孔效应,并利用有限控制容积法计算了复合焊接熔池的流场和温度场,重点研究了表面张力和电磁力的作用。数值分析结果表明:表面张力流是决定复合焊熔池流动的主要原因,是影响焊接成形的主要因素;与表面张力流相比,电磁力流的强度较低,但可增加熔深和下表面熔宽。针对1420铝锂合金的复合焊工艺试验表明计算结果与试验相符合。     

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．     

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.     

磁控带极电渣堆焊熔池行为的研究

本文针对带极电渣堆焊熔池体积大的特点,利用焊前在试板的纵、横向镶嵌铜条,焊后检测铜质点在堆敷金属中分布的方法,结合熔池温度的测定,研究了带极电渣堆焊的熔池行为。结果表明,熔池表面和底部的温度都低于电弧焊,这是造成低稀释率的根本原因;熔池内熔融金属流动速度的分布是由熔池温度分布决定的;熔池在外磁场力的作用下,当磁控电流增大或磁棒与带极距离增大时,焊道宽度增大,表面平整,咬边被消除。     

深熔激光焊接熔池温度场的数值模拟

利用旋转GAUSS曲面体新型热源模型,忽略深熔激光焊时小孔对传热的影响,建立了移动激光热源作用下的三维数学模型。利用PHOENICS3.4软件,模拟了SUS304不锈钢深熔激光焊接热过程的温度场和熔池熔合线形状,得到了不同焊接速度下的温度场分布云图和＂钉头＂状的熔池形状,试验表明数值模拟结果与试验结果基本吻合。     

二氧化碳短路过渡焊电流波形控制模式的研究

针对二氧化碳弧焊熔滴短路过渡过程动特性差，飞溅大的特点，对一种关联式电流波形智能控制器的波控模式进行了研究，提出了实时控制熔滴过渡过程电流波形的波控基本模式。试验表明，该波控模式能对弧焊过程实施有效波控，尤其适宜于带有交流纹波成分的整流焊接电源的波控。采用该控制模式，通过波控器的快速分流作用，可抑制弧焊短路初期，短路未期的电流增长和燃弧初期的电弧冲击，能够优化熔滴过渡过程的电流波形，使液桥柔顺破断，熔滴无冲击地进入熔池，从而改善了二氧化碳在弧焊过程中的动特性，抑制了焊接飞溅。     

一种弧焊机器人熔池图像的快速标定方法

为了获得弧焊机器人焊接过程中熔池的几何尺寸,须在焊接过程中采用摄像机采集熔池图像,并完成系统的标定.将摄像机模型考虑为理想针孔透视模型,采用固定角度和高度对熔池图像进行采集,使标定模型参数缩减至8个,和传统标定方法相比,大大降低了计算量.采用同一平面4个目标点进行了系统标定和实验,理论和实际熔宽平均误差为0.031 mm,因此应用该方法对弧焊机器人熔池图像进行标定是可行的.     

填丝脉冲GTAW焊缝成形的单变量智能控制

针对填丝脉冲 GTAW过程的不同熔透状态 ,提出了焊缝正面和反面的成形控制问题。考虑到焊接过程的非线性特点 ,结合 PID控制器和神经元控制器的优点 ,设计了基于单个神经元的单变量自学习 PID控制器。在 2 m m厚的哑铃形 A3钢试件上进行对接闭环控制实验 ,试验结果表明 :在散热条件变化的条件下单独调节脉冲占空比可以保证焊缝反面宽度的稳定 ;单独调节送丝速度可以保证焊缝正面高度的稳定。     

脉冲激光填丝焊接薄板熔池流动行为分析

本文使用VOF方法对熔池自由表面进行追踪,将焊丝简化为熔滴,建立了脉冲激光填丝焊接薄板三维数值模型,揭示了脉冲激光填丝焊接0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板熔池流动行为,通过焊缝余高尺寸及熔合线形貌验证了模型的可靠性.结果表明,熔滴作用前,熔池上表面区域主要存在由表面张力导致的熔池边缘向熔池中心的流动,最大速度出现在熔池中部且指向熔池下表面,达到了m/s量级;在熔池下表面区域的流动形式是表面张力及熔池中心流动共同作用的结果,在下部形成两个方向相同的涡流;焊丝的熔入对熔池流场有显著的影响,熔滴对熔池的冲击作用改变了熔池原有的对流方向,使表面张力主导的熔池对流特征消失;熔滴熔入过程中熔池最大速度出现在熔滴熔入位置,约为1.74 m/s.在熔滴冲击与熔池表面张力联合作用下,熔池表现出振荡特性,随后熔池内流动再次回到由表面张力驱动的对流形式.激光脉冲结束后,熔池下部固液界面继续向母材区域扩展约3-4 ms,这种现象与激光的脉冲作用、熔池内的流动及Hastelloy C-276的物性参数有关.     

一种自制的光电传感器及其在喷焊中的应用

文章介绍了研制的喷焊机械装置。重点介绍了该装置中用于采集熔池温度信号的光电传感器。该传感器用光学高温计的光学系统聚焦,用光敏 三极管为敏感无件,能可靠地建立熔池温度与电信号之间的对应关系。将其用于喷焊温度的自动控制,获得了良好的效果。