旋转电弧传感角焊缝信号滤波研究

针对含短路抑制的旋转电弧信号,为提高电流信号信噪比,提出了一种组合滤波方法.首先,在电流信号中运用差分法确定短路抑制位置;再将短路抑制特性与差分特点相结合,确定短路抑制的起点和终点位置,对抑制段信号进行线性修复.然后,采用中值滤波、均值滤波以及平滑滤波等对电流信号滤波.最后,通过滤波后信号与基于实际熔池的理论模型电流信...     

CO2半短路过渡焊电弧电压自录优智能控制

针对细丝短路过渡焊,采用以实现最高短路过渡频率为目标的自寻优模糊控制,可以使电弧电压与唯一设定值焊接电流形成优化匹配获得最高短路过渡频率,达到稳定熔滴过渡、减少飞溅和改善成形的目的,但试验发现这一控制策略用于半短路过渡焊,则无论电流选多大,电弧电压常维持在20V左右,所焊焊缝熔宽窄,余高大,熔深浅,显然,对于半短路过渡焊的电弧电压仍采用以实现最高短路过渡频率为寻优目标的控制策略是不够全面的,针对这一情况,研制了一种以可编程控制器（PLC）为核心器件,通过自主开发软件自动实现对半短路过渡焊电弧电压寻优的智能控制。系统以实现较高短路频率和较长燃弧占空比为复合寻优目标,对电弧电压进行优选法和变步长法分段自寻优,寻优后的电弧电压与设定的焊接电流形成优化匹配,获得稳定的半短路过渡过程。     

细丝大电流MAG焊的熔滴过渡机制

借助高速摄像分析了两种常规混合气体(80%Ar+20%CO2和98%Ar+2%O2)保护的细丝大电流MAG焊的基本特点,研究了焊丝伸出长度和保护气体成分对第二临界电流的影响规律,揭示了细丝大电流MAG焊的熔滴过渡机制.同时详细地分析了离心破断过渡、混合过渡和旋转短路过渡的产生条件和形成过程.并指出了80%Ar+20%CO2气体保护的细丝大电流MAG焊之所以无法应用的根本所在,从而确立了98%Ar+2%O2气体保护的细丝大电流MAG焊实现高效化焊接的可行性.     

短路过渡电弧的关联维数分析

介绍了关联维数的定义、计算算法,数据长度、噪声、重构参数对关联维数计算的影响,以及该方法在短路过渡电弧电流信号分析中的应用。对一组波控电弧焊接电流的关联维数进行具体计算,其结果(4.04)比一般的混沌关联维数如Lorenz、Rossler吸引子大,证明了该过程是一个比较复杂的混沌过程,符合短路过渡的不稳定特性。通过对电流数据和线性区间分析表明该结果较准确,受噪声和线性区间选取的影响较小。关联维数反映了系统的复杂程度,系统地研究各种焊接条件下的关联维数将有助于分析焊接过程的稳定性。     

大电流MAG焊旋转喷射过渡中的熔滴失稳分析

旋转喷射过渡是大电流MAG焊的主要过渡形式。采用高速摄像法对大电流MAG焊旋转喷射过渡进行了研究，发现了一种瞬态不稳定现象：保护气体中含有CO2组分时，旋转喷射过渡中存在随机产生的熔滴非轴向排斥过渡，这种瞬态非轴向排斥过渡是稳定旋转喷射过渡中的不稳定干扰，是产生焊接飞溅的原因。通过理论计算，对产生该现象的机理进行了分析，指出旋转喷射过渡中发生非轴向排斥过渡的前提是焊丝端头液锥的消失，斑点力和金属蒸汽的反作用力是造成熔滴失稳上翘的主要原因，等离子流力是大电流MAG焊中产生的排斥过渡有别于一般CO2焊排斥过渡的主要原因。     

改善MIG／MAG短路过渡焊接电弧工艺性能的方法

阐述了MIG/MAG短路过渡焊接电弧工艺性能存在的问题,介绍了各国在该领域的研究现状,详细分析了现存控制方法在原理上存在的问题,提出有效改善MIG/MAG短路过渡焊接电弧工艺性能的方法.介绍了自行开发成功的一种MIG/MAG焊接电源控制系统,以及一种十分有效的降低焊接飞溅的新方法,并展示了跟市场现有焊机的对比实验结果.     

CO_2气体保护焊短路过渡的电弧特性分析

对8mm厚的S355J2G3钢板进行CO2气体保护焊,应用CD-WO1弧焊信号测试分析仪采集焊接电参数,自动生成电压电流波形图、电压概率密度曲线和U-I概率密度图。分析结果表明,电弧电压对短路过渡有明显影响,电弧电压偏低时过渡过程不稳定,偏高时将会出现混合过渡,本试验条件下,电压24V时短路过渡过程最为稳定。     

高速短路过渡气体保护焊控制及工艺

在数字控制绝缘栅极晶体管逆变电源平台基础上,研究了短路过渡高速焊接工艺的参数匹配和波形控制规律.在焊接电流相同的条件下,随着焊接速度提高,最佳匹配电压逐渐降低.且硬特性的电弧可以在较低的电弧电压下具有良好的稳定性,适合高速焊接工艺.研究了燃弧电压下降速度和焊接热输入以及电弧稳定性之间的关系,降低燃弧电压下降速度可以提高焊接电弧能量,但应当使电弧电压调节到稳定值所需的时间略小于该工艺参数下的燃弧平均时间.结果表明,当焊接速度为1.5m/min时,焊缝外观美观,熔透均匀,符合集装箱侧板对接焊的质量要求.     

CO2气体保护焊短路过渡与电弧电压关系的研究

针对CO2短路过渡气体保护焊过程中的飞溅问题,通过焊接质量分析仪采集电压、电流动态信息,找到与飞溅相关的熔滴缩颈、熔滴短路和熔滴小桥爆断时刻的标志信息,为短路过渡气保焊过程在线监控提供高品质的信息源.     

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。     

气体保护焊短路过渡熔滴成形的建模分析

提出了气体保护焊短路过渡过程中的熔滴成形的概念,并建立了模型.通过微距高速摄像技术和数字图像处理技术对熔滴成形过程中小滴状熔液所受的重力、电磁力以及表面张力提供的支持力进行了分析和定量计算,认为表面张力所提供的支持力远大于电磁力和重力共同导致的促使小滴状熔液下落的力.同时考虑了焊丝的熔化,认为以上因素最终造成小滴状熔液能以滴状的形态不断在焊丝端面进行扩展,形成熔滴.试验证明了熔滴成形这一模型的正确性.     

受控短路过渡CO2焊焊接电流波形参数优化

对于波控短路过渡CO₂焊,电弧峰值电流I_pa,电弧基值电流I_ba以及由峰值电流切换到基值电流所用的时间(拖尾时间t_w)等电流波形参数是可调的,它们对过渡稳定性和焊缝质量具有很大影响,利用正交试验,对不同送丝速度下电流波形参数进行了优化.结果表明,电弧峰值电流的影响最大.送丝速度为320 cm/min时,电流波形参数I_pa,I_ba和t_w无论如何调整,飞溅率均在2.5%以上,焊缝表面质量差;送丝速度为360~400 cm/min时,最优电流波形参数为:I_pa=440 A,I_ba=50 A,t_w=0.6 ms.而在400 cm/min的送丝速度下,在宽广的电流波形参数范围内(I_pa为440~480 A,I_ba为30~50A,t_w为0.6~0.8 ms)均可获得飞溅率极低、焊缝表面质量好的稳定焊接过程.     

CO2短路过渡焊接熔池图像传感器

针对CO2短路过渡焊接熔池图像实时检测的要求，研制了一种基于普通工业CCD摄像机的专用传感器。介绍了该传感器紧凑的机械结构和独特的光学设计，设计了可消除CCD摄像机固定工作时序与CO2短路过渡发生的随机性之间的矛盾的实时检测熔池图像的控制时序，给出了相应的图像检测系统的工作原理。试验表明，采用该图像传感器可以围绕焊枪轴线从不同角度快速、准确地获得清晰的熔池图像。     

GMAW短路过渡动态模型的建立

从全系统的角度建立了短路过渡GMAW系统的动态模型.在研究了短路过渡GMAW过程各物理量相互关系的基础上,在一定的条件下,以焊接回路模型为主体,进行了短路过渡GMAW过程全系统的动态模型建立,其中的液桥形状动态模型则采用了能量最小原理.在建立的动态模型基础上进行了仿真计算和误差分析,并进一步与实际的焊接过程进行了比较.     

双丝间接电弧氩弧焊的熔滴过渡

采用氙灯背光高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧氩气保护焊的熔滴过渡及其对应的电压、电流波形进行了研究.结果表明,双丝间接电弧氩弧焊焊接电流与电弧电压的不同匹配选择,熔滴具有短路过渡、大滴过渡、混合过渡、射滴过渡、射流过渡等不同过渡形式.随着焊接电流的增大熔滴尺寸减小,熔滴细化,随电弧电压的增大,熔滴尺寸减小.熔滴过渡形式与电压、电流的波形之间有很好的对应关系.     

数字式逆变埋弧焊机IGBT短路保护的试验研究

为提高大功率数字埋弧焊机全桥逆变主电路中IGBT短路保护的准确性和焊机的可靠性,对其逆变主电路中IGBT的短路模式进行了分析,设计了一款IGBT驱动器。通过采用抗干扰的IGBT短路试验测试方案,准确、可靠的完成了IGBT短路保护测试。与Concept公司的2SC0106T驱动器短路保护测试结果对比后,结果表明,设计的IGBT驱动器短路保护功能良好,保护时间短,关断电压尖峰小,抗干扰能力强,有一定的工程应用价值。     

短路过渡CO2焊电信号的小波滤波

利用傅里叶级数变换对CO2焊短路过渡过程的电信号特点进行了分析,指出短路过渡过程的电信号的频率分量包含了多种频率的谐波信号,既有短路过渡本身固有的低次谐波,还有短路过渡本身固有的高次谐波和高频干扰信号.应用软阈值小波滤波的方法对CO2焊普通短路过渡和波形控制短路过渡的电信号进行了处理和研究.结果表明,选择适当的波形数据处理方法对CO2焊短路过渡过程的研究具有重要意义.     

Research on short circuiting transfer mode of ultrasonic assisted GMAW method

Abstract

Ultrasonic assisted gas metal arc welding (U-GMAW) has been recently developed to improve the metal transfer characteristics. The ultrasonic wave is applied on the metal transfer process by means of an acoustic field. Welding electrical signal measurement and high speed camera are employed to study the differences of short circuiting metal transfer between conventional GMAW and U-GMAW. Compared with the conventional GMAW, the short circuit frequencies of U-GMAW are obviously increased under the same welding parameters. Moreover, the voltage range of the stable short circuiting transfer is enlarged, and the weld appearances become more uniform with the action of the ultrasonic wave. The high speed video images indicate that the U-GMAW arc is compressed and the electrical field intensity is increased. The decrease in the arc length is the main reason for the increase in the short circuit frequency.     

GMAW短路过渡过程中瞬时短路现象的分析

对GMAW短路过渡过程中的瞬时短路现象进行了力学动态分析,建立了基于熔滴液体压力、电磁收缩力、表面张力的瞬时短路力动态平衡临界条件.通过微距高速摄影技术和图像处理技术,获得了熔滴半径的变化数据,并结合电信号分析.结果表明,计算所得数值所反映的短路进程状态和图像所示的完全吻合,认为瞬时短路力动态平衡临界条件真实有效.并进一步基于此临界条件分析了熔滴形态对瞬时短路的影响,认为熔滴和熔池接触瞬间的径向半径如果小于轴向半径,则接触处的径向表面张力所产生的压力大于零,瞬时短路开始且不可逆,即纺锤形熔滴易造成瞬时短路.最后对瞬时短路现象进行了分类和定量研究,并提出了瞬时短路现象的新的解释.