基于正交试验旋转电弧传感器焊缝跟踪工艺参数的优化

为了实现基于旋转电弧传感器的焊缝跟踪,并获得良好质量的焊缝,需要通过试验去确定最佳焊接参数。为了减少焊接试验的工作量、降低研制成本,采用正交试验设计法合理安排Q235钢板的机器人焊接工艺评定试验,以数理统计方法分析各焊接参数对焊缝质量影响的主次顺序。研究了旋转电弧传感器的旋转频率、焊炬高度、焊炬旋转半径和焊接电流四个主要影响因素对焊缝成形、电流信号特征和抗拉强度的影响,为后续的焊缝跟踪提供优化的焊接参数。     

基于旋转电弧传感器的水下焊接电流信号特征

为了实现基于旋转电弧传感器的水下自动焊接,并获得良好的焊缝成形和较高的跟踪精度,必须确定水下焊接时的最佳焊接工艺参数。本文着重研究了水下焊接旋转电弧传感器的焊接电流、旋转频率、焊枪高度和焊枪旋转半径4个主要影响因素对焊缝成形和电流信号特征的影响。通过正交试验的方法,以水下焊接的焊缝成形和电流信号特征的好坏作为评价指标,确定了最优焊接工艺参数,为后续焊缝跟踪提供试验依据。     

基于ANSYS的旋转电弧焊接温度场的数值模拟

旋转电弧焊接是一个电弧边旋转边移动的焊接过程,可用来进行焊缝跟踪,可使焊接质量良好。本文以高斯分布热源作为焊接热源,初步分析了旋转电弧传感器旋转半径、旋转频率、旋转方向、电弧电压、焊接电流及焊接速度的改变对焊接熔池的影响,从而为合理选择焊接工艺参数和保证焊缝质量提供了理论依据。     

装载机油箱角焊缝焊接电弧跟踪技术的实践与应用

介绍了一种用于装载机油箱角焊缝焊接的机器人系统,其具备电弧跟踪功能,分析了影响熔化极气体保护焊电弧跟踪效果的关键因素,在合理选择机器人焊接参数、角焊缝参数及工件外形尺寸参数条件下,实现了焊接机器人的稳定电弧跟踪焊接,获得了高质量的油箱角焊缝。这为焊接机器人在油箱生产中的应用提供了技术指导。     

机器人MAG焊工艺参数对焊缝成形的影响

采用机器人MAG焊方法进行平敷焊焊接试验,研究机器人MAG焊金属快速成形过程中重要焊接工艺参数对焊缝成形的影响。采用单因素试验方法,分别试验焊接电流、焊接电压、焊接速度、干伸长对焊缝成形的影响,获得了各不同工艺参数对焊缝几何尺寸(焊缝宽度、余高、熔深)的影响规律。试验结果表明,焊接电流、焊接电压、焊接速度对焊缝几何尺寸的影响显著,干伸长对焊缝几何尺寸的影响较小。通过改变各工艺参数可对焊缝几何尺寸进行微调。     

基于旋转电弧传感法和神经网络的焊缝成形预测模型

搭建了基于旋转电弧传感法的焊接试验平台,制定焊缝成形与焊接电流波形情况的评价指标,确定以旋转电弧传感器检测的焊接电流、旋转频率、焊枪高度和焊枪旋转半径作为影响焊缝成形与焊接电流波形的关键因素。进行了焊接试验,采集训练数据,推导了焊接电流、旋转频率、焊枪高度、焊枪旋转半径与焊缝成形、焊接电流波形之间的神经网络模型。最后的验证试验表明,所构建的神经网络模型能较好地预测焊缝成形及焊接电流波形情况,能够为旋转电弧法最优焊接工艺参数的选取提供依据,以实现优异的焊接过程自动化。     

基于田口法的高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接工艺优化

超高旋转速度搅拌摩擦焊借助超高旋转速度摩擦热量实现了薄板高硅铝合金的连接,这一方法大大降低了搅拌摩擦焊接的轴向力,减小了焊接变形,对焊接薄板铝合金具有独特的优势。文中以焊缝成形质量和焊接接头抗拉强度作为响应值,基于田口法对影响焊接质量的主要焊接工艺参数(旋转速度、焊接速度和下压量)进行试验设计,优化高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊工艺。结果表明,焊接速度和下压量是显著影响因素,最优焊接工艺参数焊接速度为60 cm/min,旋转速度为14 000 r/min,下压量为1.8 mm。这一工艺条件下高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接接头的最大抗拉强度为129 MPa,达到母材高硅铝合金抗拉强度的97%。     

基于田口法的高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接工艺优化

超高旋转速度搅拌摩擦焊借助超高旋转速度摩擦热量实现了薄板高硅铝合金的连接,这一方法大大降低了搅拌摩擦焊接的轴向力,减小了焊接变形,对焊接薄板铝合金具有独特的优势。文中以焊缝成形质量和焊接接头抗拉强度作为响应值,基于田口法对影响焊接质量的主要焊接工艺参数(旋转速度、焊接速度和下压量)进行试验设计,优化高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊工艺。结果表明,焊接速度和下压量是显著影响因素,最优焊接工艺参数焊接速度为60 cm/min,旋转速度为14 000 r/min,下压量为1.8 mm。这一工艺条件下高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接接头的最大抗拉强度为129 MPa,达到母材高硅铝合金抗拉强度的97%。     

旋转电弧CO2焊接焊缝成形的敏感度分析

在焊接生产中经常遇到需要进行全位置焊接的场合,采用旋转电弧焊接可获得美观的焊缝成形。旋转电弧CO2焊接的参数众多,而且参数组合对焊缝成形的影响很大。在此对旋转电弧实心焊丝CO2仰焊的焊缝成形与焊接参数的关系进行研究,采用敏感度分析技术,研究焊接参数对熔深和熔宽的影响。研究结果表明,旋转直径和焊接速度对熔宽的敏感度的绝对值最大,说明可以通过调节旋转直径和焊接速度来改变熔宽;增大旋转直径和减小焊接速度,熔宽明显增加。旋转频率越高,导电嘴至工件距离(CTWD)越大,则焊缝熔宽越窄。本研究结果对旋转电弧仰焊工艺参数的制定有指导作用。     

旋转电弧传感理论数学模型研究及展望

旋转电弧传感器是焊缝自动跟踪系统中的关键部分,建立精确系统数学理论模型是准确识别焊炬姿态和焊缝左右偏差的前提。详细讨论了焊接电源、焊丝干伸长、焊接电弧、接头几何形状等关键因子对模型的影响,阐述了现有旋转电弧传感GMAW焊接系统数学理论模型的基本思路,提出进一步提高模型精度的改进策略,为获得更精确的旋转电弧传感数学理论模型打下基础。     

改进型BP网络在优化焊接工艺参数中的应用

运用改进的BP网络方法建立焊接工艺参数与焊缝成形的关系.提出了L-M(Levenberg-Marquardt)优化算法进行改进BP神经网络,采用六因素和两水平的正交试验法安排实验,保证了网络训练样本的代表性,构建了旋转电弧焊缝成形的预测模型.预测结果表明,该方法有较高的预测精度,最大相对误差不超过3%.该网络模型的建立为优化旋转电弧工艺参数提供理论依据.     

两种常见焊接接头的机器人焊接工艺

采用弧焊机器人进行了8 mm厚板对接平位焊、6 mm厚板T形接头平角焊试验,重点分析了坡口根部间隙、焊枪角度、电弧电压、焊接电流和焊接速度对板对接打底层焊缝成形、背面焊缝宽度和余高的影响,以及焊接速度、电弧电压和焊接电流对T形接头焊缝成形、焊脚尺寸和凸度的影响。通过试验优化了焊接工艺参数,获得了正反面成形美观、熔合良好、焊缝宽窄和高低均匀的对接接头;试验测得对接接头背面焊缝宽度为4.04 mm,背面焊缝余高为0.17 mm,正面焊缝宽度为14.20 mm,正面焊缝余高为1.22 mm。采用优化后的焊接工艺参数对T形接头进行了焊接试验,角焊缝两焊趾区域熔合良好、焊缝平齐、焊缝表面微下凹,试验测得焊脚尺寸为6.8 mm。     

旋转电弧GMAW焊接接头力学性能试验

电弧传感器是一种实时性好、可靠性高的焊缝跟踪传感器。本文针对在某一特定焊接工艺参数下的旋转电弧GMAW焊接接头进行力学性能分析,依据相应的国家标准,对焊接接头进行了拉伸、弯曲和冲击试验。试验结果表明,旋转电弧GMAW焊接接头具有较好的力学性能,焊缝成形质量符合实际使用要求。     

616装甲钢复合热源搅拌摩擦焊工艺

采用氮化硅陶瓷搅拌头外加TIG电弧和背部加热垫板复合的方式对2 mm厚616装甲钢进行焊接试验. 分析了搅拌头转速、焊接速度、TIG电弧的预热电流、背部加热垫板的预热温度等在内的各项焊接参数对焊缝成形的影响,对比了不同参数下焊缝的成形状况,得到了预热参数与搅拌摩擦焊接工艺参数的匹配关系. 结果表明,与传统的搅拌摩擦焊焊缝相比,复合热源焊接的焊缝成形质量得到明显的提高. 在搅拌头转速为1 000～1 200 r/min,焊接速度为35～40 mm/min,预热电流为30～40 A,背部垫板预热温度200 ℃的焊接工艺参数下,能得到成形良好的焊接接头.     

旋转电弧GMAW堆焊短路过渡熔池动态仿真

为探究旋转电弧GMAW堆焊短路过渡时熔池的温度和对流分布规律,利用Flow-3D软件建立三维数学模型,采用球形旋转热源模型,考虑重力、熔滴拖拽力、表面张力、浮力作用,模拟了堆焊状态下,工件材料为Q235的旋转电弧GMAW短路过渡的熔池成形规律. 采用流体体积法追踪熔滴过渡和熔池表面的自由变形,并分析熔滴进入熔池时熔池内部温度场和流场的变化. 结果表明,熔池形成过程中,旋转熔滴对熔池有搅拌作用,并使熔池内部液态金属活性增强,流速变快,熔池内部液态金属体积变大,熔池的宽度变大. 模拟预测的焊缝尺寸、形状与试验吻合良好. 为优化焊接工艺参数、改善旋转电弧GMAW堆焊焊缝质量提供参考依据.     

外加横向磁场的异种钢角焊电弧热输入分配

提出对电弧施加横向磁场的方法,通过偏转电弧改变焊缝两侧电弧热分配,从而提升焊缝成形质量.为了掌握外加横向磁场对电弧热输入分配的影响机制,开展了GTAW电弧热输入分配规律研究;建立了外加横向磁场下的异种钢角焊缝GTAW电弧-熔池耦合瞬态三维模型,对电弧温度场、电磁场、流场开展了耦合计算;对比分析了偏转焊枪与外加横向磁场偏转电弧两种电弧热量分配方式;在上述工作的基础上,研究了外加横向磁场偏转电弧方式磁感应强度对熔透形态和电弧热分配的影响规律.结果表明,偏转焊枪方式在角焊中适应性较差,而外加横向磁场偏转电弧可获得更好的焊接质量.相关研究可为此类异种钢角焊的焊接工艺参数优化提供技术支持.     

基于实际熔敷形状的旋转电弧传感器数学模型

旋转电弧传感器数学模型是提高焊接质量、旋转电弧信号处理和焊缝偏差提取的理论基础, 焊接熔敷金属堆积形状是决定旋转电弧长度主要因素之一,影响其数学模型精确度. 采用双线结构光传感系统对焊接收弧阶段焊缝进行三维重建获得焊接熔池熔敷形状,运用单纯形法最优化电弧长度,在此基础上建立了旋转电弧传感器数学模型及仿真模型. 结果表明,该数学模型相对于假设的三角锥熔敷形状数学模型,消除了焊接过程工件变形引起的电流信号误差,减小了焊缝转角和焊缝偏差检测误差,提高了旋转电弧传感器数学模型精度.     

大厚度10Ni5CrMoV钢小坡口旋转电弧GMAW焊接工艺研究

应用旋转电弧GMAW对大厚度10Ni5CrMoV钢小坡口焊接工艺进行了探讨.高速摄影观察了其焊接过程中电弧及溶滴过渡行为对侧壁熔合的影响,对旋转频率及焊接工艺参数对焊缝成形的影响进行了分析.获得了在合适的旋转频率和工艺参数下的外观成形良好的焊缝.焊接接头宏观金相表明,接头中未见气孔、裂纹、夹渣、未熔合等缺陷;拉伸结果表明,焊接接头强度与母材强度相当;低温冲击试验结果表明,焊接接头低温冲击韧性已达到使用要求.研究成果为大厚度10Ni5CrMoV钢在船舶制造业中的应用提供了技术支撑.     

船体分段机器人角焊工艺研究

针对国内船体分段焊接效率和自动化程度低等问题,通过机器人焊接编程,进行了机器人横角焊与立向上角焊工艺试验,分析了机器人焊接主要工艺参数对角焊缝成形的影响。试验结果表明:机器人横角焊时,焊接电流和电弧电压增大,焊缝表面下垂程度增加;对于20 mm厚DH36钢板,在焊接电流280 A和电弧电压27.8 V时,横角焊缝成形良好;机器人立向上角焊时,通过增大电弧梯形摆动幅值有利于增加焊脚长度,但摆动幅值过高易引起咬边缺陷,同时过大的摆动长度使得焊缝表面中心易出现下挂凸起;当电弧摆动幅值5 mm、摆动长度1.5mm、焊接电流200 A、电弧电压24 V左右时,立向上角焊缝成形良好。     

CO2焊接弧长控制模型

通过对CO2焊接的弧长控制进行了研究，提出了通过同时调节送丝速度和弧焊电源输出电压来保证焊接弧长基本不变的方法。根据能量定律、欧姆定律等基本定律，以及电弧静特性、电弧物理特性及焊缝成形基本原理，建立了CO2焊接过程中电弧电压、电流等主要参数的数学模型。试验表明，当焊接工件与焊炬喷嘴之间的距离发生较大变化时，根据模型进行调节，可以保证不同干伸长条件下焊接电弧弧长基本不变，焊缝成形基本一致。