基于被动视觉的焊接过程多信息检测系统

针对焊接过程控制的要求,提出了一种基于被动视觉的焊接过程多信息检测系统,系统由工业CCD摄像机、窄带光学滤光片、计算机系统等组成,窄带滤光片以弧光较弱的950 nm为中心波长,以减少焊接过程中弧光的干扰,获得清晰的焊接图像.在焊接过程中,系统通过视觉信息对焊缝、电弧、熔池和焊丝等进行实时检测,提取电弧摆动的中心位置偏差、幅度偏差和角度偏差等多个特征参数,以此对焊枪进行控制,使得电弧的摆动中心和焊缝中心一致,摆动平面和焊缝中心垂直,摆动幅度和焊缝宽度相适应,避免了焊接过程的夹渣和未熔透等缺陷,保证了良好的焊后成形质量.     

摆动电弧窄间隙GMAW熔滴过渡规律

研究摆动电弧窄间隙焊接中的熔滴过渡规律是深入理解该焊接方法的重要基础,由于受到电弧摆动、窄间隙坡口的影响,摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡比常规焊接更加复杂.采用高速摄像系统及焊接电信号采集系统成功地对摆动电弧窄间隙GMAW的熔滴过渡过程进行观测研究,揭示了摆动电弧窄间隙GMAW的熔滴过渡特性,分析了摆动参数、焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,由于焊丝在坡口之间的摆动改变了焊丝与侧壁之间的距离,引起了焊接电弧长度的变化,促使焊接电流发生了波动,从而导致了摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡的规律性变化.     

水下湿法药芯焊丝焊接电弧稳定性

利用焊接电弧电压信号的标准差和差异系数的倒数作为评价电弧稳定性的指标,通过试验研究了不同工艺条件下水下湿法药芯焊丝焊接的电弧稳定性．建立了湿法焊接电弧稳定性的敏感度模型,分析了各工艺参数如焊接电流、电弧电压、焊接速度和水深对湿法药芯焊丝焊接电弧稳定性的影响．结果表明,水深增大时,焊接电弧稳定性变差,特别是在浅水区域,增大水深可显著降低电弧稳定性;焊接速度增大,电弧稳定性变差;焊接电压对电弧稳定性影响很大,适当提高焊接电压可提高电弧的稳定性．     

S355J2W+N钢不同直径焊丝的高频脉冲MAG对接焊工艺

文中采用?1.2 mm和?1.6 mm焊丝对S355J2W+N耐候钢进行高频脉冲MAG对接焊工艺试验,坡口角度为40°,使用直径1.2 mm焊丝的焊接参数为：打底焊接电流236 A,电弧电压29 V;盖面焊接电流242 A,电弧电压30.1 V,摆动角度3°,摆动速度8周/min,摆动的左右停留时间为0.3 s;使用直径1.6 mm焊丝的焊接参数为：打底焊接电流210 A,电弧电压26.5 V;盖面焊接电流249 A,电弧电压27.5 V。对焊接接头进行宏观形貌观察和分析,结果显示：焊缝成形均良好,实现了单面焊双面成形,无气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷,外观符合EN ISO17637∶2016/EN ISO 5817∶2014 B级质量要求。但G40X焊缝呈蘑菇状,G40Y焊缝近似三角形状,且G40Y焊缝成形系数、余高系数及焊趾角度均大于G40X的,与?1.2 mm焊丝相比,使用?1.6 mm焊丝可使根部熔深提高50%。     

无镀铜桶装焊丝在机器人焊接中的应用

采用烟尘测定装置检测了无镀铜桶装焊丝的发尘量,采用波形测定仪检测了无镀铜桶装焊丝的电弧稳定性和送丝性能,采用焊丝测力器检测了无镀铜桶装焊丝的送丝阻力。结果表明,无镀铜桶装焊丝在焊接时发尘量少,电弧稳定,送丝阻力小,焊接飞溅小,焊道成形美观。同时通过观察发现,无镀铜焊丝在机器人焊接中容易出现断弧、跳丝以及送丝不顺的现象,分析了产生这些问题的原因以及应对措施。     

药芯焊丝水下焊接焊缝跟踪视觉传感系统的设计

为满足药芯焊丝水下焊接自动化的需要,研究了用于水下焊缝自动跟踪的视觉传感系统。该系统较好地解决了药芯焊丝水下焊接弧光对焊缝图像传感的干扰问题,能获取较清晰的焊缝图像。采用基于图像分割的边缘检测技术成功地提取了焊接电弧和待焊焊缝的边缘,使用该系统可获得电弧和待焊焊缝的偏差信息,为进上步实现药芯焊丝水下焊接焊缝的自动跟踪控制打下了基础。     

窄间隙熔化极气体保护焊技术研究

窄间隙焊接的难点在于在焊接过程中如何保证焊枪严格对中焊缝以及坡口侧壁均匀熔透.为了解决第1个难点,作者开发了一种基于PC控制的闭环焊缝跟踪系统.为了解决第2个难点,采用折弯焊丝的方法实现电弧摆动,并为此设计了一套基于PC控制的焊丝弯曲机构.通过性能测试系统跟踪精度达到设计目标.死区设置既保证焊枪对中精度,又可以抗坡口侧壁粘附金属颗粒造成的干扰.焊丝弯曲机构结构简易,参数设置灵活,实现了电弧往复摆动控制的要求.     

采用汉诺威焊接质量分析仪对几种药芯焊丝的测试分析

为了分析研究焊接材料的工艺性，用汉诺威焊接质量分析仪测试了几种药芯焊丝焊接时的电参数。得到了测试药芯焊丝的电弧电压、焊接电流、短路时间和短路周期等相关数据，分析了各种药芯焊丝的电弧物理特性。为进一步分析评价焊接材料的工艺性提供了试验手段和试验依据。     

送丝速度对三丝间接电弧焊稳定性及焊缝成形的影响

三丝间接电弧焊是一种新型的间接电弧焊方法,由2个焊接电源和3根焊丝组成,工件不连接电源,电弧建立在焊丝之间。3根熔化极焊丝对于建立稳定的焊接过程提出巨大挑战,确定稳定的焊接工艺参数区间十分必要。文中主要分析了送丝速度对电弧稳定性以及焊缝成形的影响,确定了稳定的焊接参数区间。研究表明,焊丝的送丝速度与熔化速度相匹配时可建立稳定的间接电弧;在稳定送丝速度区间,送丝速度的变化对焊接工艺参数波动影响较小,随着送丝速度的提高,电弧摆动范围减小,焊缝熔深增加。     

药芯焊丝电弧焊熔滴过渡与焊接飞溅

针对不同焊接参数下SQJ501型、SQJS07型和SQJ50MX型药芯焊丝电弧焊的熔滴过渡行为进行了拍照,并对焊接飞溅进行了测量,研究药芯焊丝电弧焊的熔滴过渡行为及其焊接飞溅的基本规律.试验结果表明:三种药芯焊丝随着焊接参数的增大,均依次发生短路过渡、大滴排斥过渡和细颗粒过渡.SQJ501型和SQJS0MX型药芯焊丝电孤焊电弧形态呈锥形,SQJS07型电弧形态接近于钟形.SQJ507型药芯焊丝出现细颗粒过渡的焊接参数比其他两种焊丝大.焊接工艺参数以及焊丝种类影响了熔滴过渡行为进而影响焊接飞溅,细颗粒过渡时产生的飞溅最小.     

Application of switch back welding to V groove MAG welding

The formation of stable back beads in a root pass weld during one side multi-layer welding is important to achieve high quality welded metal joints in MAG welding. The authors employed the switch back welding method for V groove joints without backing plates. In this switch back welding method, the torch moves forward and backward with an oscillation frequency of 2.5 Hz. In order to achieve this welding, personal computers control the conventional welding robot, the power source characteristic and the wire feeder unit. During the forward, the torch is weaving on the V groove gap without the weld pool. If the weaving width becomes wider than the proper width, the tip of the wire becomes high and a good back bead cannot be obtained. The weaving width is adjusted so as to get the proper width in the switch back welding. The suitability of the welding conditions for each root gap was verified by observation of the arc, the weld pool and the external appearance of back beads. A good back bead was obtained under V groove welding in 2–4 mm gap.     

基于熔池图像尖端特征规律的焊接偏差测定方法

通过对管道全位置熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)熔池图像的研究分析,发现并验证了其根焊熔池图像尖端与焊缝坡口中心位置重合的现象,依据此规律性特征,提出了一种基于熔池图像尖端信息的焊接偏差测定方法.该方法的基本原理是,在对焊接过程熔池CCD图像进行中值滤波、小波变换、连通区域分割等图像处理后,以搜索算法测得的根焊熔池图像尖端位置信息作为焊缝坡口中心位置的坐标值,此值与焊丝中心坐标值之差即为焊接偏差量.试验证明,此方法能从根焊熔池图像中实时测定焊接偏差量,为实现机器人自动焊缝跟踪控制提供了可靠依据.     

CO2气体保护焊短路过渡电弧点焊对接薄板技术

分析了ＣＯ２气体保护焊短路过渡电弧点焊过程及特点,利用短路过渡电弧作用小的特点可进行薄板的点焊对接。点焊时,在短路之前使焊丝端部预先溶化,引弧后使焊丝熔化速度大于送丝速度,能快速点焊对接薄板。     

P-TIG横焊根部焊道单面焊双面成形影响因素

TIG横焊打底焊作为大型汽轮机焊接转子关键制造技术之一,国外有关公司将其作为Know-How进行严格的技术封锁。文中开展了焊接工艺参数（电弧电压、焊接电流、脉冲频率和送丝速度）对P-TIG横焊单面焊双面成形影响的试验研究。结果表明,焊接电流对根部焊道单面焊双面成形的熔透性起着决定性的作用,其次是电弧电压;脉冲频率对正面焊缝成形的影响较大,而且对于抑制熔池金属的下淌倾向具有良好的效果;送丝速度和电弧电压对背面焊缝成形影响较大,当焊接工艺参数较小时,背面焊缝不能够成形。     

气保护药芯焊丝合金元素C、Mn过渡行为

研究了Ni—Cr系高强度结构钢气保护药芯焊丝的C、Mn合金元素的过渡行为。结果表明，在纯CO2与Ar 20％C02气保护条件下，合金元素Mn的过渡均处于损失状态，并且随着焊丝自身或保护气氧化性的增加，其损失增大。因此，若要减少Mn的损失，减少电弧气氛及焊丝本身的氧化性是比较有效的途径。而合金元素C的过渡则随着焊丝自身氧化性的增加，由增碳型过渡发展到损失型过渡。保护气氧化性的增加更容易发生增碳型过渡。所以，若要抑制增碳型过渡，减少电弧气氛氧化性和提高焊丝本身的氧化性是比较有效的途径。     

灰度形态学提取焊接熔池图像边缘技术

在由CCD捕获的CO2焊接熔池图像中,存在着大量的点状噪声和线状噪声,要精确地检测出熔池图像的边缘比较困难.采用基于数学形态学理论中的灰度形态学数字图像处理技术,结合焊接熔池图像自身的特点,借助灰度图像二值化取阈值法中的矩量保持法确定结构元素值的大小,通过合理设计形态学滤波器形状和运算顺序,成功地提取出了焊接熔池图像的边缘,通过比较,新的图像处理算法的处理效果非常明显,对后续的焊接质量控制和焊缝跟踪工作提供了非常有用的熔池信息.     

电弧摆动对焊接应力场的影响

摆动焊接已经广泛地应用于自动焊接过程中,以获得更高的焊接效率.在摆动焊接过程中,焊接电弧一边沿焊道长度方向运动,一边在焊道宽度方向作一定频率的摆动,这使得热源的坐标轴成"z"字形变化,从而导致摆动焊接数值模拟分析的困难.为了提高计算精度和了解电弧摆动对焊接残余应力场的影响,结合坐标变换的方法建立了摆动焊接的三维有限元模型.和无摆动焊接的残余应力结果对比表明,由于电弧摆动导致熔池附近更高的温度梯度,使得摆动焊接的横向残余应力增大,而对纵向应力场的影响较小.     

单电源双丝埋弧自动焊研究

单电源双丝埋弧自动焊是一种高熔敷速率、高焊接速度、低热输入的埋孤焊方法.通过改变焊丝排列方式和丝间距,其焊缝成形、熔深/熔宽、稀释率可得到更充分的调节.既可适用于稀释率要求较低的耐磨或耐腐蚀表面的埋弧堆焊,亦可适用于各种对接、角接焊缝的单道或多道高速埋孤焊.简述了这种焊机的结构要点,指出了电源及送丝系统的合理配置要求.     

自保护药芯焊丝全位置焊接电弧稳定性分析与评价

采用高速摄像仪和汉诺威弧焊质量分析仪对三种市售X70管线用自保护药芯焊丝全位置焊接的熔滴过渡及电弧稳定性进行观察分析.结果表明,全位置焊接电弧稳定性为1号焊丝最好,3号居中,2号最差;电流变异系数比标准差更能准确地反映电弧稳定性;单凭平均短路时间不能作为判定电弧稳定性的依据,必须结合短路时间频次分布图才有意义;短路过渡时电弧电压概率密度分布为双驼峰形状,双驼峰处曲线的概率密度分布及整条曲线的收敛情况可作为评定电弧稳定性的重要参考依据.