等离子熔积制造中应力场的有限元分析

在等离子熔积制造中，随着热源不断移动，熔积层不断生长。由于等离子弧属于高能束热源，移动熔积过程中熔积层极冷极热，产生热应力，在冷却后仍有较大的残余应力，易产生热裂纹。研究影响等离子熔积成形应力场的熔积运动速率和冷却条件对热裂纹的控制有重要意义。采用有限元法分析了等离子熔积成形过程中的传热过程。根据高温合金的材料特性，选取不同的熔积运动速率，计算出成形过程中的热应力场。计算结果表明，随着熔积速率的增加，热应力峰值减小，应力场分布趋向均匀，冷却后得到的残余应力较小。     

气流再压缩等离子弧焊接工艺初步探究

等离子弧焊接在中厚板焊接领域具有重要的应用前景.自主设计搭建了气流再压缩等离子弧焊接系统,开展了气流再压缩等离子弧焊接新工艺试验研究.通过焊接过程监测系统分析焊缝成形,温感扫描图可以比较准确的反映实际焊缝成形.针对8 mm厚的304不锈钢,焊接电流为150 A时,常规等离子弧焊接熔深为6.53 mm;气流再压缩等离子弧焊接可以完全熔透工件,且正面焊缝和背面焊缝成形良好.结果表明,相同电流条件下,与常规等离子弧焊接相比,气流再压缩等离子弧焊接电弧电压升高;气流再压缩等离子弧焊接可以提高焊接熔透能力.     

金属粉末等离子熔积成形的初步工艺试验研究

等离子熔积成形是一种新型金属原型／零件(模具)快速制造技术，该技术克服了传统快速原型技术存在的问题，可用于金属原型／零件制造、表面修复工程等方面，具有十分广阔的应用前景。对等离子熔积成形技术做了初步的工艺试验研究，并采用人工神经网络对熔积层几何形貌进行了预测优化，最后成功地进行了金属零件的试制。     

等离子弧焊小孔行为的反翘电压检测

在穿孔等离子弧焊接过程中,小孔稳定性对焊接过程的稳定和优质的焊缝成形是非常关键的。文中采用无源探针对由等离子弧梯度电压和等离子鞘层电压构成的等离子反翘(等离子云)电压进行检测。根据等离子鞘层理论,随等离子反翘长度和角度变化的反翘电压可以反映小孔的状态信息及其形成、坍塌过程。文中讨论了检测信号的特征,以及材料、探针位置、焊接电流,等离子气流等因素对检测信号的影响。试验证明,该方法可以有效的预测小孔信息和焊缝熔透情况。     

基于多信号检测的等离子弧焊接平台构建

焊接过程的准确检测是实现高效优质焊接的基础。实现等离子弧焊接过程的多信号检测对于指导等离子弧焊接工艺具有重要意义。文中搭建了基于多信号检测的等离子弧焊接平台,该等离子弧焊接平台包括等离子弧焊机和焊枪系统、机械运动机构、视觉检测系统、焊接过程监测系统、计算机控制系统等;通过视觉检测系统拍摄了等离子弧焊接电弧形态,测量出了喷嘴出口处的电弧直径与工件上表面电弧直径比值为0. 64,证实了等离子弧焊接电弧挺度高,发散程度小;通过焊接过程监测系统,拍摄了焊缝温感扫描图,在线实时监测了等离子弧焊接焊缝成形,结果表明温感扫描图可以比较准确地反映等离子弧焊接的实际焊缝成形。     

等离子熔积成型特点及成型精度分析

介绍了等离子熔积成型技术原理。通过对等离子熔积成型技术的特点分析,从原理和成型过程两方面阐述了影响等离子熔积成型精度的主要因素。并针对各个因素提出了相应的措施。     

镁合金的活性电弧焊接

在不同的电流条件下,研究了9种常见氧化物、氟化物、氯化物活性剂在镁合金交流氩弧焊及变极性等离子焊弧中的行为.结果表明:活性剂TiO2、Cr2O3、AlF3、NiCl2、CdCl2、ZnCl2、MgCl2使镁合金交流氩弧焊焊缝熔深增加;MgF2、SiO2使镁合金交流氩弧焊焊缝熔深减小;TiO2、SiO2、Cr2O3、AlF3、NiCl2、CdCl2使镁合金变极性等离子弧焊焊缝熔深增加;MgF2、ZnCl2、MgCl2使镁合金变极性等离子弧焊焊缝熔深减小;活性剂对镁合金交流氩弧焊焊缝熔深增加的作用大于对镁合金变极性等离子弧焊的;电弧收缩是活性剂使得镁合金电弧焊焊缝熔深增加的原因之一;活性剂的加入使得焊缝的晶粒比未涂敷活性剂时粗大.     

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。     

焊接工艺——熔焊

无飞溅的薄板焊接；等离子弧焊接小孔形状尺寸的分析；小孔等离子弧焊接焊缝熔深演化过程的试验测定；熔剂下无接触燃弧的最佳参数；干扰因素下药芯焊丝CO2焊焊接过程特征电信号的提取与分析;     

基于反翘电压的脉冲穿孔等离子弧焊熔透控制系统

采用无源探针检测系统从脉冲穿孔等离子弧焊的反翘电压信号中实时、准确、便捷地提取了熔池熔透信息.并以此作为反馈信号,以每个脉冲周期小孔存在时间作为被控制量,脉冲峰值电流作为控制量,采用MATLAB模糊逻辑工具箱进行熔透控制器的设计与仿真,以查表法完成了模糊控制系统的开发.结果表明,该系统可以在脉冲穿孔等离子弧焊接中实现"一脉一孔"过程,不仅保证了连续、稳定、可靠的穿孔焊接过程,而且可以得到良好的焊缝成形.     

无辅助光源图像法TIG焊焊缝跟踪传感系统

焊接过程中焊炬自动跟踪焊缝对保证焊接质量,提高自动化程序有着极其重要的实际意义。焊缝自动跟踪技术的关键是焊缝位置的传感方法,本文在深入研究ＴＩＧ焊电弧发光行为的基础上,结合的实际的焊接工况,建立了一套利用电弧弧光检测焊缝位置的图像传感系统。该系统在硬件方面解决了图像采集与焊接电流的同步以及图像品质的提高等问题,在计算机软件方面解决了阀值与图像品质相匹配以及焊缝位置的提取等问题。生产实际应用结果表明     

无辅助光源图像法TIG焊焊缝跟踪传感系统

焊接过程中焊炬自动跟踪焊缝对保证焊接质量 ,提高自动化程度有着极其重要的实际意义。焊缝自动跟踪技术的关键是焊缝位置的传感方法 ,本文在深入研究TIG焊电弧发光行为的基础上 ,结合实际的焊接工况 ,建立了一套利用电弧弧光检测焊缝位置的图像传感系统。该系统在硬件方面解决了图像采集与焊接电流的同步以及图像品质的提高等问题 ,在计算机软件方面解决了阈值与图像品质相匹配以及焊缝位置的提取等问题。生产实际应用结果表明 ,该系统在检测精度、处理速度、稳定性、可靠性及实际工况的适应性等方面完全满足高质量焊缝对焊接过程自动对中的要求。     

基于Gauss小波的焊缝检测技术

在小波边沿检测技术的基础上 ,提出了一种基于Gauss小波的焊缝检测的新技术。由于Gauss小波在时域和频域都具有很好的局部性 ,很适合于检测信号的局部形态。文章主要涉及到焊缝图像信号的预处理、Gauss小波函数及其在焊缝检测中的应用、检测结果的相关分析等。小波尺度对变换结果有很大的影响 ,文章对此进行了分析和比较。仿真结果表明 ,该方法检测精度高 ,抗干扰性能好 ,计算复杂度小 ,可靠性高 ,可以应用到实时控制中去     

基于小波变换的MAG焊焊缝跟踪

提出了一种基于CCD视觉传感的MAG焊焊缝跟踪方法.由于MAG焊过程中通常伴有大量的飞溅、烟尘以及强烈的弧光干扰,所以很难从CCD中获取到清晰的焊缝图像.基于M带Bubble小波变换的方法,检测捕获MAG焊过程熔池的图像边缘.结果表明,该方法在检测焊接熔池边缘以及焊缝识别中,即便图像中出现大量噪音也是有效的.在焊缝识别的基础上,采用PID控制算法跟踪所设计的S形焊缝的成形.试验结果表明其焊缝跟踪方法具有较高的精确度.     

基于人机工程的主从机器人遥控焊接焊缝跟踪误差分析

主从机器人遥控焊接要求具有较高的运动轨迹跟踪精度和足够的焊接速度,但是当操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪焊缝时,焊缝跟踪精度不能满足焊接要求的原因至今未知.文中开发了一套由主端控制器、从机器人、工控机和激光传感器组成的主从机器人遥控焊接系统.从人机工程的角度分析了操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪直线焊缝时,影响焊缝跟踪精度的因素.结果表明,操作者的反应时间越长,焊缝跟踪精度越低,并且为了保证焊接过程的稳定性和焊接质量,焊接速度应该由机器人控制.     

埋弧焊焊缝CCD跟踪系统研制

快速而准确地寻找到焊缝中心的位置是实时焊缝跟踪系统要解决的首要问题,文中提出一种基于视觉传感器CCD的焊缝跟踪系统.通过对焊缝图像的分析发现,焊缝图像具有较为明显的统计特征,即坡口的平均灰度较其它位置的平均灰度要大.基于这一统计特征,给出一种新的确定焊缝中心的快速算法.该算法根据像素点的灰度值对其进行排序,并以此为依据来确定焊缝边缘及焊缝中心.该算法无需进行滤波处理、对光源无特殊要求且鲁棒性强.现场实际计算表明所提算法准确可靠,适合于现场应用.     

交流逆变电阻缝焊电源的研制

针对传统工频交流缝焊电源存在的热效率低、过零时间长、容易发生热影响等问题,研制了一台微型交流逆变缝焊电源.该电源以32位微型控制器（ARM）芯片STM32F103RCT6为核心,通过STM32内部的脉冲调制模块生成逆变器开关信号,配合采样系统并利用PI算法实现对电源输出的精准控制.文中主要介绍了交流逆变缝焊电源的主电路结构、逆变器控制方式以及控制系统软硬件设计.结果表明,该交流逆变电阻缝焊电源设计合理,输出动态响应速度快,频率可调,稳定性好,恒流控制效果佳,适合微型件精密缝焊.     

焊缝位置识别的图像处理方法设计

在基于视觉的自动焊接中，由于焊缝图像是复杂多变的，要准确得到焊缝位置选择合理高效的处理算法是非常重要的。针对这一问题为焊缝图像提出了一系列处理步骤，它包括中值滤波、自适应阈值二值化、孤点滤波、边缘检测，焊缝位置搜索五步，其中详细叙述了重要的自适应阈值二值化与孤点滤波算法。在每一步处理中都用了四幅完全不同的焊缝图像做了观察和对比，结果显示所选算法产生较好的处理效果。     

基于共享控制策略的遥控弧焊机器人焊缝跟踪

对应用于遥控弧焊机器人的共享控制技术进行了研究,建立了遥控机器人共享控制试验系统.激光视觉传感器基于三角测量原理,根据提取焊缝的特征点,实现焊缝的自主跟踪和焊接.根据解析速率控制算法,把手控器的控制命令与激光视觉传感器的自主控制命令在人控制器中进行融合,控制焊枪的六个自由度.弧焊机器人的控制权可以在局部自主控制和直接手动控制之间进行共享和交互,实现对远端非结构环境下的焊缝跟踪.结果表明,人机共享控制焊枪,实现未知环境的避障;提高了焊缝跟踪精度;把操作者从焊缝跟踪的底层操作中解放出来,减轻操作者的工作强度.     

基于视觉图像传感的精密脉冲TIG焊焊缝跟踪

针对某复杂曲面薄壁不锈钢工件精密脉冲TIG焊中的焊缝跟踪问题 ,本文研究了一种基于视觉传感的高精度、高实时性焊缝跟踪技术。根据脉冲TIG焊的工艺特点 ,该技术通过选择特定波长的滤光片及合理的曝光时刻 ,采用工业CCD摄像机获取可直接分辨出焊缝、熔池和钨极的清晰、放大的焊接区图像。采用VC语言设计的图像处理算法 ,可以快速准确地识别出焊缝中心线 ,提取钨极偏离焊缝中心线的方向和距离 ,驱动步进电机调节焊炬位置 ,实现高精度、高实时性的焊缝跟踪。试验结果表明 ,该技术的单幅图像处理周期小于 12 0ms,能实现焊炬运动方向与焊缝偏差角小于 3 0°的焊缝跟踪 ,满足了复杂曲面的薄壁不锈钢工件的精密焊接要求。