焊接裂纹磁光成像纹理特征提取

以高强钢焊接裂纹为检测对象,研究磁光成像识别方法,论述采用磁光成像技术检测微小焊接裂纹的基本原理。基于模糊集合论原理,采用改进的连续模糊增强算法提高区分度,解决高强钢表面裂纹磁光成像不均、裂纹和熔融区区分度低的不足。利用自适应快速边缘检测算法提取焊接裂纹图像的纹理特征。试验结果表明该方法可有效提取裂纹磁光图像边缘特征,提高焊接裂纹检测跟踪过程的准确性。     

基于FGT-FBP重构算法的焊接缺陷检测

针对焊接过程产生的缺陷，提出一种磁光成像传感的模糊灰度变换和滤波反投影(FGT-FBP)重构检测方法. 研究焊接缺陷的几何特征，通过分析裂纹和未熔合两种不同焊接缺陷在交变磁场励磁下的磁光成像特征，设计模糊规则，对磁光图像进行模糊灰度变换. 增强磁光图像对比度，使焊接缺陷形态趋势可视化，实现描述磁光成像焊接缺陷细节的无参考型图像评估方法. 对FGT处理的焊接缺陷磁光图进行旋转投影，并经过快速傅里叶变换和改进的滤波器进行滤波去噪，消除伪影后进行反投影变换实现焊接缺陷图像的重构. 利用滤波反投影重构算法进行去噪，可有效突出焊接缺陷特征. 最后结合阈值分割和边缘检测实现焊接缺陷检测. 结果表明，该方法能较准确检测裂纹和未熔合两种焊接缺陷.     

基于频域信道估计算法的超声目标检测

类比了超声波检测原理和无线通信理论中的多径效应,提出了一种基于单载波频域信道估计算法来实现超声波检测的方法。通过加循环前缀的Zadoff-Chu序列信号对目标距离进行估计,并实现无旁瓣的脉冲压缩。仿真结果表明,该方法可以在低信噪比下,很好地检测出信号,并能同时解决脉冲压缩的距离旁瓣问题。     

脉冲涡流阵列成像检测

飞机多层铆接结构中内层埋藏缺陷的检测是无损检测领域的一个难点。设计了一套脉冲涡流阵列检测系统,包括线性霍尔阵列探头和软件成像系统。应用该系统对铝合金深层裂缝及铆接结构内层裂纹腐蚀缺陷进行检测,通过时间切片分析法获取缺陷信号特征值,组成特征幅值的矩阵,实现成像扫描。试验结果表明,采用时间切片分析法能够有效地对试件近表面及内层的缺陷进行成像检测。     

焊接裂纹磁场模拟及磁光成像检测

研究交变磁场下的焊缝裂纹磁化规律,针对碳钢（Q235）焊缝裂纹,进行交变电磁场励磁下焊缝磁光成像无损检测的仿真和试验. 基于交变励磁下焊缝励磁规律的仿真模型,研究裂纹间隙分别为0.03,0.05,0.07和0.1 mm的焊缝表面磁通密度（磁感应强度）模曲线分布差异. 钢板对接间隙分别限定为0.03,0.05,0.07和0.1 mm后,通过激光焊接钢板两端来模拟仿真试验中的裂纹. 进行磁光成像无损检测试验,并将试验结果与仿真结果进行对比. 结果表明,在仿真试验与工艺试验中,焊接裂纹感应磁场的变化规律基本相同,磁感应强度不会因采样起始点不同出现较大的差异.     

铁磁性材料脉冲漏磁检测成像系统的设计

针对铁磁性金属材料损伤大范围检测的需求，提出了基于矩形探头x分量检测的方式，在此基础上设计了一种基于LabVIEW开发的检测成像系统。该系统主要包括硬件模块和软件模块2个部分，其中硬件部分主要包括信号模块、功放模块、分时复用模块、信号处理与采集模块、脉冲漏磁阵列检测传感器模块等部分，软件部分主要包括信号采集程序、信号消噪程序以及成像程序等部分。实验证明该实验系统具有较好的灵敏度，可以满足铁磁性缺陷成像的要求。     

升船机凸齿焊接裂纹位置检测智能定位方法

受水质和环境的影响升船机焊接区域极易出现损伤，严重的将引发安全事故造成大量经济财产损失，为此文中提出升船机凸齿焊接裂纹位置检测智能定位方法。通过互信息熵得出振动信号间的相似度，利用S变换生成时频域内的裂纹振动信号，运用LSTM神经网络检测识别出升船机凸齿中存在裂纹的区域，完成裂纹检测，通过计算凸齿焊接位置和带有裂纹的凸齿焊接位置振动响应信号的非线性评估值间差值，得出凸齿焊接裂纹位置，实现焊接裂纹位置检测智能定位。试验结果表明，文中方法的裂纹位置检测识别精准，智能化程度高。     

基于FPGA的交流电磁场缺陷智能检测仪

石油石化行业中，碳钢结构物长期受到腐蚀、应力等因素的影响，表面易产生复杂裂纹，复杂裂纹的检测分析需要强大的数据处理能力，对检测仪器的功能架构提出了诸多挑战。首先基于交流电磁场检测(ACFM)技术，建立了不同类型裂纹的仿真模型，分析结构物表面感应电流分布，探究缺陷形貌-电流扰动-磁场畸变之间的映射关系，提出了基于特征信号B_z的缺陷智能识别算法；然后基于FPGA(现场可编程逻辑门阵列)平台，构建交流电磁场缺陷智能检测仪，实现了激励信号发生、检测信号采集、处理和显示等功能，并开展了人工预制裂纹的识别试验。试验结果表明，该交流电磁场缺陷智能检测仪可以实现不同角度直线裂纹和复杂裂纹的表面轮廓重构与识别。     

微裂纹检测与定位的非线性超声仿真分析

金属浅表层的微裂纹直接影响金属的性能和使用寿命，非线性超声检测方法对于浅表层微缺陷检测有较好的效果。本文针对钢材浅表层微缺陷检测和定位问题，通过有限元仿真的方式研究裂纹检测与定位的非线性超声规律。在有限元仿真软件COMSOL Multiphsics中建立包含表层裂纹的二维混频表面波检测模型，研究超声波与钢材表层裂纹引起的非线性效应，总结缺陷尺寸与边频信号振幅的变化关系，采用基于时频分析的异侧混频激励方案研究裂纹的定位。仿真结果表明，当金属表面存在裂纹时，检测点接收的回波信号中将出现和频及差频信号；边频信号的信号强度随着裂纹宽度增大而增强，随着检测距离的增大而衰减，随着裂纹深度增加呈现先增后减趋势；通过时频分析实现了表面裂纹的定位。采用激励频率分别为0.5 MHz和0.8MHz、基频幅值均为10^-5m的超声信号能够满足浅表面裂纹检测需求，实现浅表面深度为0.2～2 mm、宽度为5～30μm的裂纹检测，定位准确率为88%。研究结果为钢材浅表层微缺陷的非线性混频超声检测和定位提供了参考依据。     

基于LabVIEW的VPPA焊接信号采集分析系统

在实验室原有的变极性等离子焊接试验系统上,利用虚拟仪器软件LabVIEW设计了焊接电信号采集与分析系统,包括电流电压信号采集、滤波、概率统计以及频谱分析等焊接电特性参数采集与分析模块。通过焊接试验,对具有高低频调制脉冲功能的变极性等离子焊接系统进行信号检测与分析,比较分析了不同高低频时电弧电流波形以及频谱的不同。实验结果表明,该数据采集分析系统工作稳定,数据完整可靠,具有主要的信号分析功能。     

脉冲个数调频对铝合金双脉冲焊性能的影响

在保证焊接热输入不变情况下,利用同时改变强弱脉冲个数的方法实现双脉冲低频的调频,并基于直接的电信号波形、间接的焊缝宏观和微观金相对三组不同频率双脉冲和一组单脉冲进行焊缝质量比较.结果表明,双脉冲对熔池的搅拌作用使得焊缝质量优于单脉冲,同时随着双脉冲低频频率的变化,在调制频率3.8 Hz时接近熔池振荡频率,使振荡加强,焊缝热影响区减小,晶粒组织细化,焊接性能最好.     

基于焊接电信号频域特征的焊接过程稳定性评估

通过调节焊接电源的多组脉冲波形参数进行一系列焊接试验,对比并分析了脉冲电流峰值系数、脉冲电流峰值时间系数、脉冲电流基值系数、脉冲电流上升系数和脉冲电流下降系数发生改变后焊接电流信号的变化情况.采用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition, EEMD)方法对焊接过程中实时采集到的焊接电流信号进行分解,并对焊接电流信号和一系列本征模态函数(intrinsic mode function, IMF)进行时频域分析.随后,根据分析结果和焊缝表面形貌对焊接过程稳定性进行评估.结果表明,使用EEMD方法能够从焊接电流信号中分解出与短路过渡过程密切相关的特征IMF,稳定的焊接过程与不稳定的焊接过程相比,其特征IMF频谱分布区别明显,特征IMF频率分布范围越窄,焊接过程越稳定性,焊接飞溅越小,焊缝表面成形越好.     

Effect of pulse M-Arc frequency on Tri-Arc DE droplet transfer and weld forming

In view of the unstable welding process of Tri-Arc DE, surfacing test with Q235 steel plate was completed with the help of the self-built high-speed camera and waveform synchronous acquisition system using the Tri-Arc DE technology. The effects of pulsed M-Arc frequency on Tri-Arc DE droplet transfer and weld formation were analyzed. The results show that while the gradual increase of pulse frequency, the droplet transfer frequency gradually decreases, which is followed by several drops per pulse, one drop per pulse, and one drop within several pulses. The most ideal transfer form is one drop per pulse, of which the welding process is the most stable, and the quality of weld formation is the most satisfied.     

Digital control system for pulsed MIG welding power based on STM32

Digital control system for pulsed MIG welding power based on STM32 is set up with 32-bit STM32F103ZET6 directing against the pulse waveform modulation of pulsed MIG welding. High-frequency inverter and medium-low frequency pulse waveform modulation of pulsed MIG welding are realized by using the integrated PWM module within STM32 to generate PWM signals of phase-shifted full-bridge soft-switching and constant-current control of output current is achieved by means of anti-windup PI control algorithm to improve the stability and reliability of control system. Experimental results demonstrate that the designed digital control system based on STM32 can achieve perfect pulsed MIG welding technique with stable welding process and good weld appearance, fully demonstrating the advantages of digital control based on STM32.     

不锈钢超高频直流脉冲GTAW焊缝成形行为

基于超高频直流脉冲钨极氲弧焊技术（UHF—GTAW,ultrahigh frequency pulsegas tungsten arc welding）,完成了0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢焊缝熔透特性试验,研究分析了超高频脉冲方波电流对焊缝成形及熔池金属流动的影响规律．结果表明,在高频脉冲电流作用下,熔透率随频率增加而增大,在同等平均电流条件下,当脉冲频率达到80kHz时,熔宽减小,熔深最大增加了88．7％,熔透率显著提升,至少增大了24．6％以上．结合试验数据对熔池流动行为进行了理论分析,讨论了熔池内部电磁力对焊缝成形的作用及对流体的驱动效果．     

脉冲激光焊接的数学模型

基于金属材料熔化、汽化界面二维扩展机制建立了脉冲激光的焊接模型。该模型是将激光作用区和脉冲作用时间分离为离散单元后计算焊缝断面形状的,提出以深熔小孔中的腔内光强动态再分布机理更精确地描述焊缝断面形状。腔内光强再分布机制主要考虑腔壁菲涅耳反射。光强叠加是基于与入射角无关的相干强度叠加。每次反射后的位置单元的确定采用光线追迹法。数值模型分别算出功率P、光斑尺寸α、吸收率α（材料一定,波长变化,吸收率亦改变）等参数变化所导致的液相线断面曲线的变化,并给出作用时间变化时,断面曲线的变化规律。计算结果表明,焊缝断面形状受脉冲功率、光斑直径、脉冲作用时间影响较大,这和实际的焊接情况吻合,同时,理论结果也可解释焊缝断面曲线走向突变现象。     

Effects of output waveforms on penetration for Nd: YAG laser welding

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬａｓｅｒｂｅａｍｗｅｌｄｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｗｅｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄｓｃｉｅｎｃｅｒｅｓｅａｒｃｈ.Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｍａｎｙｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙｏｆｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｓｐｅｅｄ,ｓｍａｌｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ,ｄｅｅｐｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ(ｈｉｇｈｒａｔｉｏｏｆｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｔｏｗｉｄｔｈｏｆｗｅｌｄ),ｆｅｗｄｅｆ…     

MIG焊铝正弦波调制脉冲控制参数应用

基于铝合金类轻质材料焊接之低能量输入等难点的要求,建立了正弦波调制脉冲MIG焊铝控制参数关系式,试验验证了所建立的正弦波调制脉冲控制参数关系式的正确性和实用性,由于正弦波形具有无限阶导数连续性、永恒周期性、控制参数少等特征,其调制脉冲波形可实现焊接能量有效精确调节,且易于稳定形成高质量的鱼鳞纹焊缝.试验提出的关系式中m的数值范围在2～3时,正弦波调制脉冲焊接具有参数匹配范围宽,受工作外部环境干扰因素的影响小等优点,为正弦波调制脉冲MIG焊接过程的参数一元化开发等奠定了理论基础.     

角接头激光无填充焊接成形试验研究

多边形异形管被广泛应用在航空等领域,为解决其角接头无填充焊接问题,分析了激光热源角接头形式,控制能量输入得到完全熔透模式。采用焊件背面辅以支撑以及先点焊后缝焊的方法,实现多边形异形管激光无填充焊接。试验得到连接质量满足技术要求的三边形、五边形和六边形异形管。角接头激光无填充焊接方法,为角接头焊接和异形管的成形提供理论基础和试验依据。     

Analysis of weld pool vibration characteristics in pulsed gas metal arc welding

Using highspeed camera image measuring and processing, the contour of the weld pool was extracted accurately in pulsed metal inert gas (P-MIG) welding. Based on this extraction method, time and frequency domain characteristics at different points along the contour of the weld pool were analyzed for one pulse one droplet and one pulse two droplets, respectively. The results show that, because of the wave super position that was created by the pulsed arc and droplet impacting the weld pool, the oscillation amplitude along the weld pool fluctuated and decreased with an increase in distance from the point to the arc center. The oscillation near the arc center was complex and intense for one pulse two droplets, and the amplitude were relatively small because the oscillation caused by the pulsed arc could be offset by the molten droplet impact. The weld pool oscillation that was caused by the pulsed arc was stronger than that caused by the droplet.