不同参数下MIG焊电弧光谱波动特点

熔化极惰性气体保护焊(MIG)过程中,熔滴过渡、弧长波动等会引起辐射的剧烈变化,其变化规律对于焊接质量检测具有重要意义.文中通过采集不同参数下的MIG焊电弧光谱分布,研究其在焊接过程中的变化规律;并结合该参数下熔滴过渡特征,基于电弧物理理论,对典型参数下光谱波动的规律进行物理解释.结果表明,不同参数下电弧光谱的分布和变化规律不同,具有各自的光谱分布特征;在MIG焊接过程中,由于熔滴过渡会造成光谱信息的规律波动,但在过渡的不同时间段,光谱信号在不同谱段(紫外区、可见光区、近红外区)的变化规律存在较大差异.     

以电弧光谱信号传感MIG/MAG焊熔滴过渡的工艺适应性

熔滴过渡控制的实现 ,取决于获得工艺适应性宽的熔滴过渡传感信号。通过试验 ,获取了熔化极气体保护焊电弧在不同熔滴过渡形式下的光谱分布、谱线信号的时域波形和频域特征。对实验结果的分析表明 ,电弧光谱信号在上述诸方面均表现出对不同熔滴过渡形式的适应性 ,是一种有潜力的高品质熔滴过渡信号源。     

熔滴过渡光谱信息的计算机自动识别

利用熔滴过渡光普信息自动识别系统，采集了熔化极氧化保护焊（MIG、MAG、CO2）5种溶滴过渡形式的光谱信号作为样本，采用计算机进行预处理，创造性地提取了多个熔滴光谱信号波形关键性的特征，建立了判别法则和最小距离分类器。结果表明，成功地对各种熔滴过渡形式进行模式识别，并计算出过渡频率、熔滴平均直径等与焊接质量密切相关的参数。     

MIG焊不同熔滴过渡状态的电弧声响度分析

针对MIG焊不同熔滴过渡状态的识别问题,提出基于Moore响度模型的电弧声分析方法。首先对不同熔滴过渡状态下的电弧声信号及其功率谱密度进行分析,发现不同熔滴过渡形式的电弧声信号能量和频率分布各有不同。根据Moore响度模型能综合反映声波振幅大小、频率及时间特性的特点,建立了电弧声Moore响度模型,获得了不同熔滴过渡状态下的电弧声信号Moore响度曲线。结果表明,不同熔滴过渡状态的电弧声具有明显不同的响度特征,为MIG焊熔滴过渡稳定性实时检测提供了一种有效手段。     

等离子-MIG焊熔滴过渡的研究

为了分析等离子-MIG焊熔滴过渡过程中等离子弧和MIG弧对熔滴过渡形态的影响,利用示波器研究了等离子-MIG焊接铝合金时不同熔滴过渡形式的特征,包括电弧电压波形的变化及熔滴过渡临界电流的研究.研究结果表明:等离子-MIG焊的熔滴过渡形式以滴状过渡和射流过渡为主;滴状过渡到射流过渡的临界总电流约为280～300A;等离子-MIG焊中,MIG电流对熔滴过渡产生决定性影响;等离子-MIG焊与MIG焊比较,显著的降低了熔滴过渡向射流过渡转变的临界点.     

熔滴过渡类型光谱信号自动识别软件系统

根据模式识别原理和方法,在Windows环境下以Visual Basic为开发语言,成功地开发了一套熔化极气体保护焊（MIG、MAG、CO2）熔滴过渡模式识别软件系统,通过试验在特征谱线下,采集了大量熔化极气体保护焊五种熔滴过渡光谱信号波形。该软件系统根据熔滴过渡与光谱信号的对应关系,以及溶化极气体保护焊五种熔滴过渡的光谱信号波形的几何特征,经数据的预处理,创造性地抽取了多个关键性的特征参数,建立了相应的识别函数和最小距离法分类器,结果表明,利用该系统较好地对MIG、MAG和CO2焊熔滴过渡类型进行自动识别,具有较高的准确性和识别精度,为实现熔化极气体保护焊溶滴过渡自动控制提供了信号处理基础。     

变极性脉冲MIG焊的控制

研究变极性脉冲MIC焊的主要目的是控制形成浅焯缝,高效焊接铝合金薄板变极性脉冲MIG蚌的控制系统由逆史控制系统和单片机控制系统构成。控制系统协调控制电弧极性、电弧稳定性、焊丝熔化及熔滴过渡、电弧电压等焊接参数,获得稳定的焊接过程。变极性脉冲MIG焊在电弧EP极性时,利用脉冲电流熔化焊丝、形成熔滴过渡,电弧EN极性时电弧沿焊丝端上爬,EN极性电孤促进焊丝熔化、减小电弧对熔池的加热作用,减小焊缝熔深,焊接薄板时其有独特优势。     

熔滴过渡光谱信号模式识别分类器的设计

以熔化极气体保护焊电弧光谱信号作为样本,设计了一种熔滴过渡模式识别分类器.首先对光谱信号进行预处理并抽取了多个关键性的特征参数,通过降维分析得到一组新的特征向量.随后建立了相应的识别函数和最小距离法分类器.最后利用检验样本对分类器的性能进行了检验和评价.判别结果表明,利用该分类器能够较好地对MIG焊和C02焊熔滴过渡类型进行自动识别,具有较高的准确性和识别精度,为实现熔化极气体保护焊熔滴过渡自动控制奠定了基础.     

电弧声与铝合金脉冲MIG焊熔滴过渡的相关性

对铝合金脉冲MIG焊过程中电弧声信号与熔滴过渡之间的相关性进行了研究.建立了焊接电弧声信号的计算机采集系统,在此基础上分别利用小波去噪、功率谱密度分析和ARMA(auto regressive and moving average,自相关滑动平均模型)双谱估计等信号处理方法对不同熔滴过渡方式下的电弧声信号进行了分析.三种方法的分析结果均表明熔滴过渡为短路过渡、大滴过渡、射滴过渡、和射流过渡时焊接电弧声具有不同的特征,证明利用电弧声能够对铝合金脉冲MIG焊过程中出现的不同熔滴过渡进行有效地区分.为铝合金脉冲MIG焊熔滴过渡稳定性实时控制和检测提供了一种有效的手段.     

MIG电弧近红外辐射传感与分析

针对熔化极惰性气体保护焊(MIG)电弧辐射特点,开发了近红外光电检测电路及采集系统,对MIG焊电弧的红外辐射与电信号进行分析。研究结果表明,焊接参数不同,MIG焊电弧的红外光谱信息的变化特点不同。在短路过渡下,随电流增加,短路过渡频次增加,对应的红外光谱辐射强度存在波动,但信号特征不明显。在滴状过渡下,与焊接电流信号的同步采集分析表明,当电流发生变化时,辐射强度也会相应地发生变化,红外光谱信号品质好,优于电流信号和可见光信号。随着电流增大,达到临界值以上时,出现射滴过渡;此时红外信号变化幅度减小,仍优于电流信号。     

焊接电弧熔滴过渡特征光谱窗口的选择

焊接电弧光谱是一个丰富的信息源，电弧中各种变化都能在电弧光谱中得到体现，不同波段不同谱线的电弧光谱所包含的信息各不相同。熔滴过渡过程直接导致电弧空间粒子浓度和分布的变化，检测相应的电弧光谱就能检测喷射过渡电弧的熔滴过渡。文中介绍了熔化极电弧光谱分布特征，分析了窗口光谱辐射理论，提出了焊接电弧熔滴过渡特征光谱窗口的选择原则，并在此原则指导下选取了特征光谱窗口。对熔滴过渡过程进行检测和控制。试验证明，这种特征窗口光谱信息能够像光谱仪谱线信息一样很灵敏地反映熔滴喷射过渡过程，可以利用该信号进行熔滴过渡闭环精确控制。文中的熔滴过渡信息的检测和控制都取得了非常好的效果。     

不同窗口的电弧光谱信息与焊丝熔滴过渡

用光谱窗口替代光谱仪是实现熔滴过渡电弧光谱信息在线控制的基础。有两种不同的熔滴过渡光谱窗口选择方法：选取以焊丝金属谱线为主的窗口或选取以保护气体元素光谱为主的窗口，不同的光谱窗口所反映的信息不同。通过实际选取这两个窗口，获得了相应的电弧光谱信息，并对这些信息特征进行了分析。结果表明，以焊丝金属谱线为主的光谱窗口光谱信息能很好地反映熔滴过渡过程是因为焊丝金属元素在电弧中的浓度分布直接反映着熔滴过渡，以保护气体元素光谱为主的窗口对电弧中的熔滴过渡反应程度较差是因为保护气体元素粒子浓度只能间接地反映熔滴过渡。要检测电弧熔滴过渡应选择焊丝金属元素谱线密集的光谱波段。     

Droplet transition for plasma-MIG welding on aluminium alloys

The synchronous acquisition system of droplet image inspection and arc electric signals were established and the droplet transition characteristics of aluminum alloys were researched in the plasma-MIG welding process.Typical droplet transition modes include globular transfer mode,short circuiting transfer mode,metastable spray transfer mode and projected transfer mode.The result indicates that MIG droplet transfer frequency and droplet transfer modes are changed by introducing the plasma arc in the plasma-MIG welding process compared with the MIG welding on the aluminum alloys,which broadens the range of welding parameters when the stable welding process proceeds.The metastable spray transfer and projected transfer mode are proved to be the most optimal modes by comparing the stability of electronic signal,droplet transition,weld appearance and weld penetration.     

电弧电压变化量分析熔滴过渡特征的研究

利用焊接过程中熔滴还没有发生短路瞬间的电弧电压变化量△U，可以区分药芯焊丝气体保护焊(FCAW)熔滴过渡特征．绘制了一定焊接条件下的金属过渡模式图，为最终确定FCAW的最佳工艺参数(焊接电流、电弧电压等)提供指导，可实施长时间在践监控熔滴过渡过程。     

脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为研究

将脉冲等离子电弧与MIG电弧同轴复合,期望利用等离子弧脉冲峰值电流产生的高速等离子射流冲击熔滴和熔池,促进熔滴过渡,同时增加焊缝熔深。开发了一套高速视觉与电信号精确同步的焊接数据采集系统,对脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为进行研究。研究发现将等离子电流调制成脉冲波形,等离子弧对工件总体热输入下降,等离子峰值电流产生的等离子流力可以有效促进熔滴过渡。在此基础上深入分析了等离子脉冲峰值电流、脉冲宽度及熔滴在等离子弧过渡位置等参数对熔滴过渡的影响,获得了脉冲等离子-MIG复合焊一脉一滴过渡的工艺参数窗口。     

基于高速CCD摄像的短路过渡焊接熔滴检测与分析

建立了基于高速CCD摄像的熔滴图像检测和焊接电流、电弧电压同步采集系统,在给出短路过渡模式下的熔滴尺寸定义并简述基于MATLAB平台的熔滴尺寸与电弧信号分析系统的基础上,对平特性电源短路过渡CO2焊接熔滴尺寸变化特征及其与工艺性能间的关系进行了试验研究.结果表明,熔滴尺寸呈分散性较大的正态分布(1～2倍焊丝直径),过大或过小的熔滴尺寸均不利于短路过渡焊接过程的稳定性.根据熔滴的形成和过渡过程,初步分析了影响熔滴尺寸的主要因素及控制熔滴尺寸的途径,即短路过程结束后焊丝端部的残余液态金属量和燃弧能量的随机性导致了熔滴尺寸的不确定性,对其进行有效控制将提高熔滴尺寸和短路过渡过程的一致性,进而改善短路过渡CO2焊接的工艺性能和焊接质量.     

Bayesian decision-based pattern recognition on spectrum signal of metal transfer modes

0IntroductionThe metal transfer mode of metal gas arc welding(MIG,MAG,CO2)is usually recognized according to arcform,dropletshape and size by using high-speed photogra-phy method.In order to obtain the ideal transfer mode,standard parameters are always set in force based on prac-tical experience.How to recognize the transfer mode dur-ing the welding process is the question aroused much atten-tion.The shortcoming of using electronic signal lies that itis limited to certain kind of transfer …