焊接电弧紫外光谱信息的计算机采集与处理系统

以焊接电弧紫外光谱的分布特征为研究对象,研制了一套焊接电弧紫外光谱计算机采集与处理系统并开发了相关软件,实现了紫外光谱采集过程的自动化、焊接电流与电弧电压的实时监测,并在电弧物理和光谱学原理的基础上,对采集的焊接电弧紫外光谱信息进行变换和处理。     

基于电弧光谱的钢熔化极惰性气体保护焊质量判识

通过对熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG焊)电弧光谱分布进行采集,研究其光谱分布的基本特征,并基于光谱分布的分析,通过预设干扰因素,对不同特征谱段光谱信号随焊接过程的变化进行采集,寻求MIG焊接质量在线光谱测控的理论依据和工程实现.研究结果表明,MIG焊电弧光谱在不同谱段存在金属谱线和Ar谱线聚集区.在不同弧长下的不同熔滴过渡形态,其光谱信号在特征谱段得到明显反映,电流变化引起的焊道变宽也有很好的特征信号;不同干扰因素引起的焊接缺陷,在焊接电弧光谱信号不同谱段的分布和变化规律不同,通过对特征谱段信息的采集,可以获得关于焊接过程信息的特征信号,从而实现对MIG焊接质量的分类判识.     

干扰因素下钢TIG焊电弧光谱的研究

通过对干扰因素下TIG焊电弧的光谱信息进行采集,研究了气流量变化、焊接试件表面存在锈等干扰因素对焊接过程电弧光谱分布的影响,并基于光谱分布的分析,进一步探讨了不同光谱谱段对干扰因素的反映,寻求实现焊接过程质量在线光谱测控的理论依据。研究结果表明：干扰因素在焊接电弧光谱信号不同谱段（220～300nm、300～430nm、430～520nm、530～680nm、700～900nm、900～1000nm）的分布和变化规律不同,其中220～300nm对应谱段以FeⅡ谱线的影响为主,在700～900nm对应谱段以ArⅠ谱线的影响为主,在此两个谱段干扰因素响应较明显。历史通道采集结果表明,干扰在250～350nm、700～830nm谱段,信号特征非常明显,具有很好的信噪比,并且不同干扰因素在特征谱段的反映具有自身特点,可据此对干扰因素进行分类判识。     

干扰因素下钢TIG焊电弧光谱的研究

通过对干扰因素下TIG焊电弧的光谱信息进行采集,研究了气流量变化、焊接试件表面存在锈等干扰因素对焊接过程电弧光谱分布的影响,并基于光谱分布的分析,进一步探讨了不同光谱谱段对干扰因素的反映,寻求实现焊接过程质量在线光谱测控的理论依据。研究结果表明：干扰因素在焊接电弧光谱信号不同谱段（220~300nm、300~430nm、430~520nm、530~680nm、700~900nm、900~1000nm）的分布和变化规律不同,其中 220~300nm对应谱段以FeⅡ谱线的影响为主,在700~900nm对应谱段以ArⅠ谱线的影响为主,在此两个谱段干扰因素响应较明显。历史通道采集结果表明,干扰在250~350nm、700~830nm谱段,信号特征非常明显,具有很好的信噪比,并且不同干扰因素在特征谱段的反映具有自身特点,可据此对干扰因素进行分类判识。
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活性剂等离子弧焊焊接电弧的特性

针对活性剂等离子弧焊焊接过程,采用红外热像伪着色法测定了活性剂等离子弧焊焊接电弧温度场,并建立了活性剂等离子弧焊焊接电弧热流密度径向分布模型,对焊接电弧外形的变化,焊接电弧电压与活性剂之间的关系进行了研究。研究结果表明：活性剂等离子弧焊焊接电弧的温度分布比较紧凑,温度场外形窄,温度分布范围较集中,电弧径向温度梯度较大。电弧径向温度分布呈现正态Gauss分布模式。活性剂等离子弧焊焊接电弧收缩,弧尾翼消失,尾焰加大,电弧穿透力增强,电弧电压升高。     

光谱法水下焊接电弧温度的研究

利用等离子体光谱诊断法对水下焊接电弧温度进行了比较系统的研究，对水下湿法焊接与干法焊接的电弧温度进行了对比分析，讨论了水的冷却作用及水压力对水下电弧温度的影响。探讨了焊接规范、焊条药皮中铁粉和铝热剂的质量分数等因素对水下焊接电弧温度的影响，获得的研究成果对水下焊接电弧物理及焊接冶金的研究有参考价值     

A304不锈钢薄板激光焊接的光谱分析

为了进一步分析不同焊接参数对A304不锈钢薄板激光焊接效果的影响,该文在不同的焊接参数和激光输出方式下,采用AvaSpec-2048型光纤光谱仪对A304不锈钢薄板激光焊接的电弧进行了光谱分析。研究结果表明,激光功率、焊接速度和激光输出方式对激发出特征谱线的元素的种类和激光等离子体中元素的含量有一定的影响。     

保护套圈对步进式电弧螺柱焊过程电弧行为的影响

利用自行研制的步进式电弧螺柱焊枪,采用套圈作为焊接过程的保护方式,研究了套圈保护步进式电弧螺柱焊过程。对焊接过程的电流及电压波形进行采集,分析焊接过程的电弧行为。实验结果表明,在套圈保护下,步进式电弧螺柱焊过程电弧稳定燃烧,熔化金属短路现象明显减少;螺柱送进过程的“无弧”时间缩短。焊接过程电弧行为的改善提高了电弧对接头的加热效率;与无保护步进式电弧螺柱焊相比,套圈保护步进式电弧螺柱焊可以在一定范围内缩短焊接时间。     

双丝旁路耦合电弧GMAW高效焊接工艺

在介绍了双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊(双丝旁路耦合电弧(Double-electrode gas metal arc welding,DE-GMAW))高效焊接工艺原理的基础之上,采用双闭环反馈解耦智能控制系统,进行双丝旁路耦合电弧GMAW高速焊接工艺试验,测量双丝旁路耦合电弧GMAW母材热输入,分析双丝旁路耦合电弧GMAW高效焊接工艺机理,并对双丝旁路耦合电弧GMAW高效焊接工艺方法进行改进,进一步研究混合气体保护下的双丝旁路耦合电弧GMAW及其熔滴过渡行为,且开发出单电源双丝旁路耦合电弧GMAW。研究表明:采用双闭环反馈解耦智能控制系统使双丝旁路耦合电弧GMAW焊接过程稳定性更好、精确度更高且响应速度更快;旁路分流是实现高效焊接的同时降低母材热输入的关键;采用混合气体保护下的双丝旁路耦合电弧GMAW能进一步提高焊接过程稳定性,单电源双丝旁路耦合电弧GMAW能形成良好的焊缝成形,且设备成本低。     

激光-电弧复合焊后的高强钢微观组织分析

介绍了使用激光-电弧复合焊方法焊接高强钢的机理,进行了高强钢的激光-电弧复合焊试验,并对焊接后的高强钢焊接接头进行维氏硬度测试和微观组织分析研究。     

PLC 控制的 TIG 焊高频接触引弧系统

提高电机钢板壳的纵缝焊接质量和大批量生产的生产效率，关键是提高ＴＩＧ焊机电弧引燃的成功率。本文在综述多种ＴＩＧ焊接引弧技术优缺点的基础上提出了一种集高频引弧和接触引弧于一身的高频接触引弧法。采用ＰＬＣ控制的高频接触引弧系统引燃电弧的成功率可达１００％，因而在自动ＴＩＧ焊接设备中有着广泛的应用前景。     

Gas Pool Coupled Activating TIG Welding Method with Coupling Arc Electrode

Gas pool coupled activating TIG(GPCA?TIG) welding put forward in?house can dramatically enhance weld penetration of TIG welding through introducing active element oxygen to reverse the Marangoni convection flow in the molten pool. In order to further improve the welding productivity, the normal solid tungsten electrode is replaced by a kind of coupling arc electrode. The changes of arc pressure distribution along anode surface and the weld appearance were evaluated. On this basis, the dependences of weld shape characterized with weld depth, width and undercut on the main welding parameters were discussed. The results indicate, the substitution of coupling arc electrode can lead to an obvious decrease of arc pressure. Compared to hollow tungsten electrode and twin tungsten electrodes, the coupling arc electrode is much easier to manufacture and has more compacter structure. Combined with the symmetric distribution of arc pressure in di erent directions, this electrode has extensive adaptability. In the GPCA?TIG welding with coupling arc electrode, both the substitution of coupling arc electrode and the introduction of outer active gas oxygen can reduce the possibilities of producing humping bead and undercut. Their joint action makes this welding method have the capability of realizing high travel speed and deep penetration welding.     

TIG焊接熔透熔池形状和表面变形的数值模拟

利用建立的三维TIG焊接熔池瞬时行为数值分析模型,对移动热源作用下不锈钢薄板全熔透时熔池动态行为进行了数值分析。结果表明,同时采用电弧热流和电弧压力的双椭圆分布模式,相对于高斯分布模式,计算出的熔池形状和表面变形与试验结果吻合得更好。给出运动电弧作用下熔池表面变形的动态演变,分析了与固定电弧焊接时的异同,为运动电弧作用下TIG焊接的数值模拟与智能控制提供了理论依据和试验数据。     

低功率脉冲激光-电弧复合热源高效焊接过程中的“匙孔”行为研究

激光-电弧复合热源焊接技术由于具有焊接熔深大、效率高、质量好等优点而受到广泛关注。采用低功率脉冲激光-钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊电弧复合热源技术进行镁合金板材的焊接,研究激光脉冲作用消失之后的等离子体行为和激光"匙孔"行为。在上述试验结果的指导下优化工艺参数,对比研究采用单独激光焊、TIG电弧焊和复合热源焊这三种方法实现镁合金板材对接焊相同效果时焊接效率的差异。研究结果表明,激光"匙孔"和"匙孔"等离子体的形成是实现复合热源高效焊接的前提条件,恰当的工艺参数可以使得激光"匙孔"维持稳定的开口状态,这种状态提高了电弧的稳定性和能量密度,延长了镁等离子体的恢复时间,因此能够提高复合热源的焊接效率。达到相同焊接效果时复合热源的焊接效率分别达到单独激光焊接效率的7.14倍和单独TIG电弧焊接效率的4.29倍。     

压力管道手工TIG焊的单面焊双面成形技术

压力管道TIG焊，即钨极氩弧焊在焊接中焊道背部易出现缺陷，用反向送丝的方法成功地解决了这一问题。     

空心钨极中心负压电弧基础特性研究

为了提高传统钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊电弧的能量密度和热源边界的能量梯度,保证焊接热输入均衡,规避输入能量分散,提出空心钨极中心负压电弧焊接方法,设计并构建空心钨极中心负压电弧焊接系统,介绍系统的组成及操作方法。利用高速摄像机拍摄空心钨极中心负压电弧的宏观形态,进行定点焊接烧蚀试验,并对阳极表面熔池尺寸和焊接接头的宏观形貌进行分析。试验结果表明,在电弧自身刚性的作用下,空心钨极中心负压电弧能够稳定地建立于空心钨极和阳极工件之间;与传统TIG焊电弧相比,在宏观形态上,空心钨极中心负压电弧的弧柱沿径向收缩,呈现拘束状,空心钨极的尖端呈现白炽状态;在焊接接头的宏观形貌上,空心钨极中心负压电弧对应焊接接头的熔深大,熔宽小,焊缝成形好。     

活性剂增加铝合金交流A-TIG焊熔深机理研究

采用多组元活性剂AF305进行铝合金交流A-TIG焊时,熔深达到传统TIG焊的3倍以上。进行了交流、直流正接和直流反接A-TIG焊,发现极性不同时活性剂对熔深的影响也不同。研究了强制电弧收缩对交流焊熔深的影响,发现弧根整体收缩并不是AF305增加交流A-TIG焊熔深的主要机理,熔深显著增加主要与焊渣成片分布有关。对焊渣进行了SEM形貌观察和EDS成分分析,并采用氦弧焊证实了焊接过程中焊渣在熔池表面成片分布,电弧斑点极大收缩。向AF305活性剂中添加铝粉改变焊渣分布,研究焊渣分布与熔深的关系,证实了焊渣成片分布能增加焊接熔深。认为焊渣成片分布使得电弧斑点极大收缩,斑点压力以及电弧和熔池内的Lorentz力增强,最终焊接熔深显著增加。     

飞机起落架的TIG焊接工艺研究

对用手工鸽极氩弧焊（TIG焊）代替目前航空部队采用的手工电弧焊（SMAW焊）焊修飞机起落架进行了初步探讨，经试验得出了TIG焊最佳焊接工艺参数。在改进焊接方法与工艺上进行了初步尝试，采取TIG焊代替SMAW焊，工艺简便、快速，焊接效果比较理想。该工艺的应用与推广，对于我军野外现场抢修具有显著的军事、经济效益。