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.     

GMAW短路过渡焊接熔池的视觉检测

针对GMAW短路过渡焊接过程的熔池视觉检测,采用普通工业CCD摄像机,通过光谱分析选择窄带复合滤光器。设置了CCD摄像机曝光时间,分析短路过渡电压波形,确定了CCD摄像机采集时刻并设计了短路检测及CCD摄像机外触发电路,准确地将CCD摄像机的曝光时刻定位于短路过渡阶段。提出了正前方小角度和正后方大角度的图像采集方式。结果表明,采用以上图像采集方案,利用普通工业CCD摄像机可拍摄到连续清晰且不失真的熔池图像。并设计了图像处理算法,提取出完整的熔池边缘。     

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.     

GMAW短路过渡过程的二次引弧现象

传统的短路过渡过程一般认为整个过程只存在一次引弧. 但是文中通过对GMAW短路过渡的高速摄像照片进行观察发现了一个新现象——即短路过渡过程并不是一次引弧完成的,而是存在二次引弧现象. 结果表明,当熔滴颈缩断裂的瞬间,焊丝端部与脱落熔滴尾部之间存在一定浓度的高温金属蒸气,会发生一次短暂的电弧燃烧过程. 此电弧随着脱落熔滴逐渐没入焊接熔池而消失. 随后会以保护气体作为介质进行下一次引弧(二次引弧),此次引弧也是传统短路过程的引弧阶段. 由电流波形可知,在熔滴颈缩附近存在两次短路电流波形,一次波形为传统的短路峰值电流,二次波形则是由于金属蒸气短暂引弧造成的.     

激光增强GMAW熔滴短路过渡行为分析

高能量密度的激光照射熔滴,使熔滴局部产生强烈蒸发,利用蒸发反力驱动熔滴受迫短路,促进熔滴脱离焊丝.以低碳钢为研究对象,搭建激光增强GMAW短路过渡焊接试验系统,对比研究了激光增强GMAW短路过渡焊接过程中激光入射位置、电弧高度对熔滴短路过渡行为的影响规律.结果表明,在焊接过程中施加一定功率的激光对熔滴短路过渡行为有明显的改善作用,可以通过激光改变熔滴的受力状态,控制过渡熔滴的尺寸,熔滴短路时间减小,燃弧时间增加,增加过渡频率,提高了焊接过程中的稳定性,激光增强后,焊缝表面成形均匀饱满,焊缝成形良好.     

新型低飞溅高能量短路过渡波形控制技术

波形控制方案是实现短路过渡CO2气体保护焊焊接质量的关键.针对目前常用的恒流波形控制方案焊丝干伸长适应能力差和恒压波形控制方案燃弧后期熔滴排斥作用明显,容易产生瞬时短路的不足,提出了一种新的波形控制方案—自然波形控制方案.该方案根据短路过渡时间和空间的不同,自动调整波形控制参数,在燃弧期间和短路期间都采用斜率控制方式,减少熔滴的排斥作用,实现熔滴与熔池的自然接触短路.结果表明,自然波形控制方案具有促进熔滴与熔池发生自然接触短路,熔滴过渡规律性强,焊接飞溅小,燃弧能量高的特点.     

熔滴短路过渡动态过程的数学建模与仿真

众多波形控制方法和波形控制参数的研究与确定迫切需要一种简便、有效的方法。为此,本文提出对此动态过程进行建模,通过计算机仿真研究此过程的思路。论文首先分析CO2气体保护焊熔滴短路过渡动态过程。在此基础上,建立了过程的数学模型。模型包括：电弧弧长变化模型、电弧非线性负载模型和弧焊电源－电弧系统模型。然后将这些数学模型转化成计算机仿真软件MATLAB环境下的Simulink仿真模型,并进行了仿真研究。仿真结果与试验结果的对比表明,所提出的模型建立方法是合理的,建立的模型是实用的;应用MATLAB可对熔滴短路过渡动态过程进行仿真分析。     

GMAW熔滴过渡数值模拟的研究进展

熔化极气体保护焊熔滴过渡数值模拟作为焊接学科的前沿领域和研究的热点之一，近年来已经取得了较大的进展。本文在综述了熔化极气体保护焊熔滴过渡数值模拟理论发展的基础上，详细的分析了目前最为广泛用于熔滴过渡数值模拟的流体动力学理论建模的关键技术，并展望了未来的发展趋势。     

GMAW熔滴过渡数值模拟的研究进展

熔化极气体保护焊熔滴过渡数值模拟作为焊接学科的前沿领域和研究的热点之一,近年来已经取得了较大的进展。本文在综述了熔化极气体保护焊熔滴过渡数值模拟理论发展的基础上,详细的分析了目前最为广泛用于熔滴过渡数值模拟的流体动力学理论建模的关键技术,并展望了未来的发展趋势。     

压电驱动GMAW短路过渡行为控制

文中提出了一种基于压电致动器的高动态焊丝启停控制技术,压电致动器膨胀锁止焊丝,收缩则释放焊丝.在焊丝锁止-释放过程中,可以主动驱动熔滴与熔池短路,并利用这一动态过程产生的惯性力驱动短路液桥断裂完成一次熔滴过渡.研究结果表明,组合压电致动器的加入对于小电流下GMAW短路过渡有显著的改善,短路开始和结束都稳定可控,避免了随机短路的发生,不再依赖大短路电流强制缩颈液桥,短路过渡频率显著提升,在DCEP 100 A焊接电流下可达130 Hz,DCEN模式下由于阴极斑点爬升导致电弧稳定性较差,但短路过渡频率也可达100 Hz.     

短路过渡GMAW系统中参数变化的预测分析

在建立了短路过渡GMAW系统动态模型的基础上，研究了与GMAW短路过渡过程有重要关系的动态参数，特别涉及到一些无法通过试验获取的参数的动态变化，并进一步讨论了有关参数间的内在联系。焊丝熔化速度与焊接电流变化规律一致，但在燃弧和短路的交替瞬间发生跳变；焊丝熔化速度直接影响到焊丝干伸长的变化和短路液桥高度的变化；短路期液桥的体积同时受到焊丝熔化和液桥金属向熔池过渡的影响。     

脉冲GMAW熔滴过渡动态过程的解析模型

在脉冲GMAW过程中，电流的突然转变会引起熔滴在焊丝末端的明显振荡，合理的利用向下振荡的动量可控制熔滴过渡。该文基于熔滴受力分析，建立了脉冲GMAW熔滴过渡的解析模型，并对熔滴的振荡和脱离过程进行分析，定量计算焊接工艺参数对熔滴过渡过程动态行为的影响，可用于指导脉冲GMAW主动控制模式下一脉一滴过渡工艺参数的优化设计。     

CO2焊短路信号和缩颈信号的获取

采用光耦6N136对电弧电压进行隔离，得到了失真很小的孤压信号，设计了短路检测电路和缩颈检测电路．并在缩颈检测电路中加入削波电路，成功地消除了燃弧电压时缩颈检测电路的影响。通过实际焊接试验，验证了所设计的短路检测电路和缩颈检测电路是成功的。     

CO2焊短路信号的检测

根据CO2气体保护焊短路过渡过程的负载特点，利用电压比较器、du/dt线路和数字电子线路．设计了短路检测电路和短路液桥缩颈检测电路。短路检测电路利用焊接电压的变化确定熔滴短路的状态和时刻，能正确区分引弧短路与熔滴短路并考虑瞬时短路时过程的影响；缩颈检测电路利用焊接电压微分du/dt检测液体小桥产生缩颈爆断的时刻．对瞬时短路可能产生的不良影响不做反应。对所设计的电路成功地进行了模拟实验和实际试验验证。     

熔化极气体保护焊熔滴过渡检测方法现状与展望

熔化极气体保护焊熔滴过渡检测具有重要的实际意义。本文回顾了近年来国内外这一领域的研究现状,阐述了每一种检测手段的原理、优点及局限性。最后,对现有的熔滴过渡检测方法作出了综合评价。     

基于LabVIEW的GMAW短路过渡电信号周期参数提取

传统的参数提取是使用汉诺威分析仪或其二次开发,在LabVIEW中,先前的提取方法操作不便且易受噪声影响而出错,文中根据LabVIEW脉冲测量函数,以电压短路结束为中心,在对应的电流波形的一定范围内查询最大值是否小于阈值为标准,判定是否为瞬时短路,将测量函数制作成子vi;为改善程序结构提高人机交互性,使用JKI状态机,以U-PDD,I-PDD为辅助,设计简洁的人机交互界面,选择合适的参考电平和阈值电流,测量得出短路时间、短路周期时间变化图、频次图及其变异系数。试验表明此方法可以准确的测量所需要的结果。     

超声模式对GMAW短路过渡行为与焊缝成形的影响

文中研究了连续输出的超声与脉冲输出的超声对GMAW短路过渡行为与焊缝成形的影响.结果表明,焊接过程中引入连续超声与脉冲超声均能改善GMAW短路过渡行为与焊缝成形.两种模式对熔滴过渡行为的影响基本一致;在焊缝成形方面,连续超声对于焊缝熔深的影响更为显著.具体结果为普通GMAW短路过渡周期约为86.5 ms;连续超声辅助GMAW短路过渡周期约为79 ms;脉冲超声辅助GMAW短路过渡周期约为76.5 ms.普通GMAW的熔宽为5.06 mm、熔深为0.361 mm,焊缝余高为1.253 mm. 与普通GMAW相比,连续超声辅助GMAW焊缝熔宽减小了0.4 mm,焊缝熔深增加了100%;脉冲超声辅助GMAW焊缝熔宽减小了0.19 mm,焊缝熔深增加了67.6%.