悬空全熔透SAW工艺技术在钢结构产品中的后续性应用

悬空全熔透SAW焊接是应用于建筑钢结构产品的传统焊接术。由于SAW的熔深、熔透性较好,所以I形平对接熔透性焊缝或H型钢T形角接船形全熔透焊缝多采用不开坡口、不刨焊根悬空焊接工艺,直接进行两面焊接。如果焊接参数选择合适,焊前准备工作充分,技能经验数据运用适当,就完全有可能获得优质的悬空全熔透一级焊缝。     

电弧焊焊接过程数据快速提取方法

为了获取全熔透情况下建立焊缝熔透人工神经网络预测模型所需的大量数据，提出了一套获取焊接熔池正面几何参数和焊缝背面熔宽的方法，并在Windows环境下采用VC 开发了相应的软件。在小电流薄板脉冲TIG焊接全熔透的试验条件下进行了试验，并获得了所需数据。试验证明这种方法高效便捷，是可行的，它为建立全熔透情况下的焊缝熔透的人工神经网络预测模型奠定了基础。     

深透弧技术在碳钢厚板焊接中的应用研究

采用唐山松下开发的深透弧技术焊接了6 mm、12 mm、16 mm、24 mm、40 mm的碳钢厚板,焊接接头形式为3种T型接头。试验结果表明,深透弧技术比普通熔化极气体保护焊的焊缝熔深大,16 mm以下的碳钢厚板,在适当的焊接工艺下可以减小或不开坡口也能够达到T型接头全熔透的焊接效果,焊接K型45°坡口24～40 mm的碳钢试板,在适当的焊接工艺条件下,能够达到全熔透的焊接效果,且焊后不需要清根处理。深透弧技术适合厚板碳钢打底焊接,熔深形态呈指状熔深,有利于实现根部全熔透焊接。     

连续脉冲GTAW不同熔透状态熔池振荡 频率特征及分析*

熔池振荡频率与熔池尺寸具有直接物理对应关系,但常规弧压、弧光方法很难实现连续焊接振荡频率提取。提出一种激光视觉测量方法用于连续焊接振荡频率检测。对连续焊接条件下部分、临界及全熔透状态下的熔池振荡激光条纹进行采集,通过图像处理算法提取不同熔透状态下的频率特征,并从激光条纹变化形态、熔池表面振荡和液态金属内部流动对不同频率特征进行分析。结果表明,激光视觉法能够精确检测熔池表面金属轴向及横向的流动;在部分和全熔透状态下熔池表面及内部金属以单一模式进行振荡,存在单一特征频率;在临界熔透状态下由于熔池约束条件的变化,使其表面振荡及内部金属振荡具有部分和全熔透的振荡特征,表现出两种特征频率;不同熔透状态的振荡频率特征可为精确检测不同熔透状态提供依据。     

钨极氩弧焊熔透熔池塌陷倾向的预测

对钨极氩弧焊(GTAW)全熔透熔池进行受力分析,建立熔透熔池的力学模型,提出熔池塌陷的力学判据.利用所建立模型计算并讨论影响熔池塌陷的各个作用力的动态变化、大小和百分比组成,并预测钨极氩弧焊焊接不锈钢和低碳钢薄板时在不同焊接速度下的合适焊接电流范围.试验结果与理论预测相一致,验证了所建立模型的实用性.     

组合焊焊接工艺在钢结构全熔透焊缝中的应用探讨

在输变电线路铁塔以及其他类型钢结构的设计技术条件里,很多重要部位的焊缝越来越多地采用全熔透焊缝的焊接标准。这类焊缝的焊接,逐渐成为制约各铁塔生产厂家的一个瓶颈。采用组合焊焊接工艺技术,不但可以解决输全熔透焊缝的焊接质量,也会显著提高焊接效率,明显降低焊接成本。     

全熔透钨极惰性气体保护电弧焊熔池表面变形动态过程的数值分析

基于能量守恒和质量守恒原理,并依据能量最小化理论,推导出全熔透钨极惰性气体保护电弧焊(Gas tungsten arc welding,GTAW)熔池自由上、下表面变形的控制方程组,并探讨与文献给出的熔透熔池上、下表面变形控制方程组的异同,给出控制方程组中将熔池上表面变形和下表面变形耦合为一个统一整体的拉格朗日参数的求解方案。分别对GTAW焊接不锈钢和低碳钢薄板从引弧到熔透并达到准稳态的全过程中熔池上、下表面变形的动态演变进行预测和分析,从中提取出了可用于表征工件熔透与否的参数,为基于正面视觉检测的背面熔透智能控制提供了依据。     

熔透状态识别预测与控制技术研究现状

焊接过程中,熔透是保证焊缝质量的前提,实时监控焊缝熔透状态对实现自动化焊接和保证焊接质量具有重要的工程意义.在焊接过程中,可以通过分析熔池动态特征参数、焊接电参数、电弧声信号等识别预测熔透状态,从而实现控制熔透.近几年来,国内外专家学者在焊缝熔透方面取得了大量的研究成果.本文综述了较前沿的基于学习模型、数学建模、神经网...     

超高层钢结构工程典型构件制作焊接技术（下）

1．三角形柱构件焊接质量要求 （1）三角形柱体与铸钢节点为全熔透一级焊缝；焊接连接坡口形式如图9所示。     

全熔透钨极惰性气体保护电弧焊熔池流动与传热动态过程的数值分析

针对原有钨极惰性气体保护电弧焊熔池形态模型存在的问题,采用液体分数法处理了固液相变潜热,利用完备的熔池表面变形方程组描述了熔透熔池上、下表面变形方程的耦合作用,进一步提高了熔池形状尺寸与熔池表面变形的数值计算精度。在此基础上,对全熔透GTAW焊接熔池中的流体流动与传热过程和熔池形状的动态变化过程进行了数值模拟,展示了熔池形态的瞬时演变特性。     

小直径筒体全熔透焊缝焊接方法比较

以焊条电弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）、钨极气体保护焊（GTAW）和熔化极气体保护焊（GMAW）四种通用焊接方法为例，从生产率、实现焊接质量的难度、劳动强度、技术先进性和经济效益等方面对小直径钢筒体的全熔透焊缝进行了比较。结果表明GMAW具有最强的竞争力，SAW对厚壁简最合适，GTAW的缺点是熔敷效率太低，而传统的SMAW在较长期内仍不会被完全淘汰。     

GMAW自动焊熔透影响因素分析及多元回归预测

GMAW自动打底焊易出现未焊透及焊漏现象,成为焊接自动化的瓶颈问题。以焊缝背面熔宽作为表征熔透状态的参考信息,探究对打底焊接质量影响较大的焊接电流、焊接速度、坡口间隙及坡口角度4个焊接工艺参数对背面熔宽的影响规律。开展GMAW打底焊接试验研究,分析背面熔宽随上述焊接参数的变化趋势。试验结果及分析表明:随着焊接电流的增大,背面熔宽呈上升趋势,熔透状态由"未熔透"过渡到"过熔透";随着焊接速度的增大,背面熔宽呈下降趋势,熔透状态由"过熔透"过渡到"未熔透";背面熔宽随着坡口间隙与坡口角度的增大而增大,过小的坡口间隙与角度易产生"未熔透"。鉴于背面熔宽随4个焊接工艺参数增加而单调增加或单调减少,采用多元线性回归方法建立4个参数与焊缝背面熔宽的数学模型,该模型通过了回归模型的拟合优度检验、整体检验及回归系数检验。通过GMAW试验对数学模型进行了验证,结果表明建立的回归模型数学表达式能够对焊缝背面熔宽尺寸进行较为准确的预测,为GMAW自动打底焊参数调节提供指导。     

基于焊缝熔透检测的机器人深熔K-TIG焊接系统

开发了一套基于熔透检测的机器人深熔锁孔非熔化极惰性气体保护焊接(Keyhole tungsten inert gas, K-TIG)系统,实现焊接高度(Contact tip-to-work distance, CTWD)自动调节与熔透状态的在线检测。利用电弧电压与焊接高度的对应关系,通过弧压传感器实时采集电弧电压信号并换算成焊接高度值,然后将实际高度值与预设高度值之间的差值经由过程控制对象连接与嵌入协议(OLE for process control, OPC)通信系统反馈给机器人控制系统,从而控制机器人实现焊接高度的自动调节。同时,构建了熔透检测系统,使用电荷耦合器件(Charge coupled device, CCD)相机采集熔池与小孔图像,从中提取熔池-小孔特征,并建立熔池-小孔特征与熔透状态之间的相关性,在此基础上建立识别熔透状态的反向传播(Back propagation, BP)神经网络,实现不同焊接高度下熔透状态的间接检测,最后根据该检测结果得到最佳的焊接高度。经过试验验证,整个系统可靠稳定,能准确检测焊缝的熔透程度,并实现焊接高度自动调节,从而提高了焊接质量。     

基于视觉传感的GMAW熔透状态预测

熔透信息的实时获取是实现打底焊接自动化的关键环节之一,通过熔池形状特征预测熔透状态可为熔透信息的有效提取提供参考。鉴于焊工通过视觉观察熔池正面形状特征来对熔透状态进行实时判断,建立基于GMAW的双目视觉传感焊接试验系统。在不同焊接电流及焊接速度下开展打底焊接试验,在焊接过程中实时同步采集熔池正面与背面图像。基于熔池图像特点结合成熟的图像处理算法,提取熔池正面二维与三维形状特征参数以及背面熔宽信息,作为训练样本,以熔池正面形状特征参数作为输入量,以背面熔宽作为输出量。通过BP算法对神经网络进行训练,建立熔透状态预测模型,分析熔池正面形状特征参数与背面熔宽之间的映射关系。采用Garson算法计算出每个形状特征参数对于背面熔宽的权重系数。通过GMAW打底焊试验对熔透状态预测模型进行了验证,试验结果表明,建立的BP神经网络模型可以有效地预测焊缝的熔透状态。     

大型H型钢梁埋弧焊全熔透工艺

通过对大型H型钢梁中厚板T型角接接头焊接工艺的改进,提高了焊缝抗裂性能,解决了角接接头先焊面全熔透,背面不清根的工艺技术难题,大大提高焊接工效.     

钢桥工字梁的高效焊接工艺

提出对16mm厚腹板全熔透的钢桥工字梁免开坡口焊接方案,通过大量工艺试验验证了其可行性,寻找出较佳的工艺参数,解决了传统开坡口焊接效率低、高成本等弊端,并在生产中得以成功应用。     

索鞍整体隔板窄间距焊接技术研究

瓯江北口大桥中塔主索鞍采用整体竖向隔板结构,隔板与鞍槽底部采用熔透型坡口焊缝,增强了隔板与鞍槽之间的连接结构强度及隔板自身的结构强度,整个鞍头抗剪切能力强,提高了主索鞍结构的稳定性和可靠性,通过主鞍竖向隔板窄间距焊接工艺试验,保证整体隔板在鞍头本体鞍槽内窄间距条件下,用方便的组焊方式有效、可靠地实现坡口熔透焊缝连续焊接。     

基于视觉的机器人智能化焊接技术现状与发展

针对机器人自动焊接技术快速发展的现状,结合机器视觉技术、智能控制技术和信息技术在焊接技术领域应用的特点,归纳综合了弧焊视觉传感技术、激光接缝跟踪技术、熔池视觉形态特征传感与提取技术、熔透与熔深智能控制技术、缺陷监测及控制技术和基于网络的数字化焊接技术的研究现状,分析了激光跟踪传感器结构、熔池与接缝计算机图像处理方法、熔池视觉几何特征提取方法、熔深熔透视觉传感与判断技术、基于网络的焊接信息远程传输与品质评价技术,给出了弧焊机器人智能化和数字化焊接技术优质、高效、柔性、快速、适应性强的特点,探讨了的智能化、数字化焊接技术的主要发展方向。     

变极性等离子弧焊接熔透信息的检测与分析

通过对铝合金3003变极性等离子弧穿孔立焊熔池振荡行为的研究,发现熔池振荡频率与焊接熔透之间的内在规律。在变极性电流的作用下,焊接熔池产生振荡,可以通过对电弧电压频谱分析获得熔池固有振荡频率。分别建立变极性等离子弧穿孔立焊未熔透及完全熔透熔池模型,并分析焊接电流的变化对熔池固有振荡频率的影响,发现焊接电流大小对其影响很小,可以忽略。为了验证该模型的准确性,进行理论与实测分析,结果表明,理论值与实测值相吻合。熔池固有振荡频率主要取决于熔池宽度、深度及材料密度等参数,而其他焊接参数对其没有直接影响。因此,熔池振荡频率可间接反映焊接熔透信息,为焊接质量自动控制提供了理论支持。     

隔水管张紧器承压环焊接工艺的研究

承压环是隔水管张紧器的主要承载部件,周边8组耳板需承受8.96 MN垂直作用力,焊缝质量的好坏直接影响承压环的使用寿命。通过对承压环焊接工艺的研究,文中采用手工电弧焊的形式,解决了厚板在圆弧面角焊缝全熔透焊接难题,并已应用于产品。