CO2焊短路过渡过程的同步多信息分析及试验

采用高速摄像技术记录CO2焊的高速变化的短路过渡物理过程,利用计算机数据采集系统通过传感器采集多路信息,成功的实现了焊接电弧及熔滴过渡影像与电弧电压和焊接电流波形的同步控制,通过对照分析高速摄像所拍的影像和电信号检测法所得的波形关系,获得了所反映的焊接短路过渡过程信息,分析了CO2焊短路过渡过程的物理特征,提出了CO2焊短路过渡过程的不同阶段的合理控制方案,依此方案进行波控实验。实验结果显示,飞溅减少,焊缝成形改善。     

应用联合时频分析研究CO2焊接过程中的电信号

CO2焊接过程的电弧电压、焊接电流信号蕴含了丰富的焊接信息.利用联合时频分析对CO2焊接过程电信号进行研究,分析了短时傅里叶变换窗函数的选择对谱图的时频集聚性的影响,并选择汉宁窗获得了较好的时频集聚性.为了获得CO2焊接电信号中短路过渡的信息,尝试利用时频分析谱图对焊接试验中采集到的几组焊接电流信号进行分析,研究了其能量分布及熔滴过渡的特征,并利用联合时频分析三维谱图,对采用不同焊接参数获得的电弧电压信号进行对比.结果表明,利用联合时频分析对CO2焊接过程电信号进行分析,能够获得更多的有价值信息,该方法具有较好的研究应用前景.     

脉冲MIG焊不稳定过渡过程的观察与分析

基于高速摄像和电信号分析系统,采集了一定焊接工艺参数下脉冲MIG焊焊接过程的电信号,借助电信号小波分析设备对不稳定焊接过程进行了宏观分析,并对焊接熔滴过渡过程中的不稳定现象进行了高速摄像观察.观察发现,脉冲MIG焊不稳定焊接过程呈现出多种熔滴过渡形式,过渡熔滴形状多样,熔滴尺寸不均匀,熔滴形成过程中重心不稳,熔滴爆炸引起飞溅以及熔池振荡.通过对焊接过程不稳定现象的观察与分析,指出焊丝熔化能量的随机性以及熔滴上综合作用力的随机性是熔滴尺寸具有不确定性的根源.对脉冲MIG焊焊接过程不稳定现象的研究将有利于对焊接工艺性能进行有效控制.     

弧焊参数采集与分析系统在熔化极气体保护焊中的应用

通过综合运用数据采集卡的模拟输入输出功能以及高速摄像的外部触发功能，利用虚拟仪器LABVIEW和高速摄像设备，开发了一套弧焊参数采集与分析系统。该系统可以对焊接过程的电信号信息和熔滴过渡图像信息同步采集，并对采集的电信号进行滤波处理、统计分析、U-I分析、相关性分析、FFT变换、STFT变换、功率谱分析等时域和频域的分析。将该系统应用于GMAW(gas metal arc welding)过程中，通过综合分析电信号与熔滴过渡图像的关系以及焊接电流变异系数与频率的关系，可以直观地反映出焊接过程稳定性和电信号与熔滴过渡的关系，为波形控制和熔滴过渡控制提供理论依据，有利于优化GMAW过程。     

GMAW药芯焊丝熔滴过渡研究

基于计算机技术在焊接领域的应用现状,利用焊接电信号采集系统和光谱仪,基于Labview软件所设计的程序,实现同步采集,并把在每个时刻采集到的焊接电流,电弧电压波形信号及光谱仪采集到的光谱信息都在Labview的界面上同步显示,通过对两组药芯焊丝进行不同参数下熔化极气体保护焊药芯焊丝分析试验的同步采集,结合光谱信息、电信号及其前后时刻状态对药芯焊丝的典型熔滴过渡状态进行了分析。     

CO2焊电参数与熔滴过渡图像同步采集分析系统

基于LabVIEW,采用高速摄像机和多路传感数据采集系统,开发了一套CO2焊短路过渡过程电参数波形与熔滴过渡图像采集分析系统.通过软件延时弥补电参数采集系统与图像采集系统的启动延迟时间差,实现了同步采集.系统可对采集到的电参数进行处理,得出反映熔滴过渡状态和稳定性的特征参量.通过焊接试验,实时采集不同焊接条件下电参数及熔滴过渡图像,对电参数与短路过渡过程的相关性进行了分析.     

GMAW弧长测量与反馈方法的研究

弧长稳定性直接影响了焊接过程稳定性及焊缝成形,为使焊接过程稳定,获得高质量焊缝,通过焊接工艺试验研究了各部分电压变化对弧长的影响规律。针对硅青铜焊丝脉冲GMAW钎焊,搭建了熔滴过渡过程焊接电信号的同步采集试验平台,分析恒定电流情况下电弧弧长与电压的变化关系,同时采用MATLAB图像处理对弧长进行测量,并对试验数据进行处理和分析,得到各部分电压与弧长之间的关系。     

双丝脉冲MAG焊两种电流相位关系的焊接行为分析

基于高速摄像和电信号分析系统,采集了一定焊接工艺参数下高速脉冲双丝MAG焊接过程的电信号,并对焊接过程中的熔滴过渡方式以及电弧形态进行了高速摄像观察.结果表明,前丝、后丝脉冲电流交替变化时,前丝、后丝电弧形态分别为单丝工作时的钟罩形,显示前后丝电弧间基本没有影响;当前丝、后丝脉冲电流同步变化时,前后丝电弧合并为一个寿桃形电弧,分析指出前后丝电弧形态彼此间的吸引力是造成电弧形态合并的根本原因.不同脉冲电流频率下的焊缝显示,双丝脉冲MAG焊接过程中,前丝、后丝脉冲电流同步变化时,焊缝成形较好,但焊接过程声音较大并伴随较大烟尘;前丝、后丝脉冲电流交替变化时,焊缝成形一般,焊接过程声音柔和且产生较少烟尘.     

铝合金脉冲VPPA焊接电信号的小波分析

焊接过程中采集到的焊接电信号中存在许多噪声,为了抑制噪声,提高信噪比,以LabVIEW作为开发平台,采用LabVIEW小波滤波方法对所建立的脉冲VPPA焊接系统焊接电信号进行了滤波;并与经典巴特沃兹滤波器滤波结果进行比较。结果显示,小波分析在信号高频、突变处有明显的优点,保留了原信号的信息,降低了信号失真。分析电弧功率谱发现,小波分析在有效抑制了谐波的同时保留了焊接电流中加入的高频脉冲部分,实现了焊接电信号的还原。     

四通道焊接电弧动态小波分析仪的设计与实现

双丝焊大大提高了焊接速度和生产效率,并且可得到优质美观的焊缝.国内各焊接研究所和厂家陆续开展相关研制工作.然而,传统焊接电弧电信号采集检测系统往往只适用于单丝焊.本研究设计并实现了四通道焊接电弧动态小波分析仪,可采集双丝焊接过程中的四路电信号.该系统允许用户在使用前进行校准,具备采集交流电信号、量程可选、支持ISA及PCI两类总线采集卡等特点,可为双丝焊机的调试和检测提供有效的支持.围绕其硬件结构作了细致的论述,对比了所支持的两个型号的采集卡的技术指标,并且对其软件系统的增益码获取及写入等一系列步骤进行了详尽的解释.     

超窄间隙焊接过程熔滴过渡的特点

焊剂带约束电弧超窄间隙焊接过程熔滴过渡反映了焊接过程稳定性,且影响焊缝成形。通过分析焊接试验中采集的电信号波形,得到在不同的预置电压、电流下的熔滴过渡特点。结果表明,熔滴过渡形式主要取决于预置电压的高低,在试验条件下,预置电流的影响要明显小于预置电压的影响,且当预置电压为较低的22, 23 V时,熔滴以短路过渡为主;随着预置电压从24 V提高到25V,则逐渐从混合过渡向颗粒过渡转变。在焊接过程中,短路过渡稳定性好,但是颗粒过渡焊缝成形质量更好。     

焊剂片约束电弧焊接高强钢T形接头电弧形貌与熔滴过渡模式分析

针对高强钢三明治板焊接加工难题,提出一种焊剂片约束电弧(FBCA)焊接方法,获得了成形良好的T形接头. 首先对焊剂片高温熔化状态进行测量和分析,其次通过搭建的高速摄像系统,采集焊接过程中电弧及熔滴图像,分析电弧形貌变化与熔滴过渡模式,最后测量焊后T形接头尺寸并研究焊缝成形规律. 结果表明,不同参数下FBCA焊接存在短路过渡、弧桥并存过渡、大滴过渡、细滴过渡及亚射流过渡,焊剂片存在小颗粒状、大颗粒状、液桥状及弧桥并存状,当焊剂片为弧桥并存状/液桥状,弧桥并存过渡时,电弧被压缩,电弧燃烧稳定,焊缝成形最好.     

药芯焊丝埋弧焊熔滴过渡特性研究

采用汉诺威弧焊质量分析仪采集埋弧焊焊接过程的电信号,并与药芯焊丝CO_2气体保护焊的电信号进行对比,分析其焊接过程中熔滴过渡的特性。结果可知,焊接过程中实际的电弧电压、焊接电流数值主要集中在试验前设定的电压、电流值附近,波形图也很平稳,说明焊接过程很少有短路现象发生;进一步说明埋弧焊熔滴的过渡形态主要是细小熔滴过渡,焊接过程比较稳定,且焊缝成形好,表面光洁、美观。     

双丝MIG焊焊缝成形试验研究

为了研究双丝焊焊接效果的影响机理,利用高速摄像和电信号结合的方法,观察了双丝脉冲MIG焊的熔滴过渡,研究了熔滴过渡的特点;针对双丝MIG焊高熔敷效率的特点,对不同焊接参数下单丝焊和双丝脉冲MIG焊的熔敷速度和焊缝成形进行了对比分析.试验结果表明,采用脉冲喷射过渡方式,可获得稳定的双丝MIG焊接过程,在相同焊接质量的条件下,双丝焊的熔敷效率和焊接速度明显高于单丝焊,焊缝成形系数更好,同时减小了由于高速焊接造成的焊缝咬边的倾向,而且试验所测的焊缝宽度,与预测焊缝宽度的三维模拟方程的模拟值基本一致.     

混合气体保护焊焊接过程电弧特性分析

通过焊接机器人在给定的试验条件下进行混合气体保护焊,采用汉诺威焊接质量分析仪对电弧电压和焊接电流信号进行采集,并通过分析焊接过程的电弧特性找到熔滴过渡以及焊缝成形的主要影响因素。结果表明:在给定的混合气体流量比的条件下,电弧电压会影响熔滴的过渡频率、电弧稳定性、飞溅大小、焊缝熔宽等,而焊接电流则会影响焊丝熔化速度、焊缝熔敷率、过渡频率、飞溅大小、焊缝成形等。合适的焊接电流与电弧电压相匹配可以获得稳定的电弧、良好的过渡特性及美观的焊缝。     

双熔化极旁路电弧焊接方法研究

提出了一种新型的高效焊接方法一一双熔化极旁路耦合电弧焊接法,并介绍了其基本原理.通过大量的工艺实验.找出了DE-GMAW焊枪组合的匹配参数,设计了焊接电信号采集系统,采集焊接过程中电压与电流的信号波形,并获得了无成形缺陷的焊缝.解释了高效焊接工艺的机理.实验表明:双熔化极旁路电弧焊接在本质上属于电弧焊的改型,在保证焊接质量的前提下提高了熔敷率,可以有效提高焊接生产率.     

焊丝自转式MAG焊焊接过程与接头组织分析

提出了通过焊丝自转搅动熔池进而细化焊缝组织的MAG焊接新方法.试验中采集了焊接过程电信号和熔池形态,分析了焊丝转速对低碳钢表面堆焊接头组织特征的影响.结果表明,焊丝自转可以增加短路过渡的频率,使焊接过程更稳定,熔滴过渡近似熵的计算也证明焊接过程的稳定性可以明显地提高.利用钨颗粒示踪技术可以发现焊丝自转能够显著增加熔池金属流动性,熔池宽度随着焊丝自转速度的改变先变大后变小,焊缝金相组织分析也证明熔池流动性的改变可以有效细化焊缝金属晶粒,减少联生结晶的生成.     

焊接过程参数传感采集系统以太网接口设计

焊接电压、焊接电流等焊接参数决定电弧形态和熔滴过渡形式,对焊接过程的稳定性和焊缝质量有决定性的影响。焊接电压、焊接电流等电信号的高速、实时采集传输是实现焊接过程监控和焊接过程数字化的突破性关键技术。传统焊接过程参数传感时由于通讯接口的限制造成传输频率低,无法满足焊接电信号精细化分析和焊接质量在线感知的需要。设计了一套采用MCU和以太网芯片DM9000通讯接口的焊接过程参数高速传感采集系统,采用基于TCP/IP的网络传输协议进行数据传输,测试结果表明,设计的以太网通信接口成功实现了采样频率为1 000 Hz的焊接电压和电流波形的高速传输。     

焊接速度对CO_2激光-GMAW-P复合焊接等离子行为及熔滴过渡影响研究

在CO_2激光和GMAW-P复合焊接过程中,焊接速度是用来控制对工件热输入的重要参数,但是焊接速度的改变也会影响到等离子行为及熔滴过渡。文中研究了焊接速度对激光致等离子体形态、熔滴过渡和输出电信号的影响,通过高速摄影观察了焊接过程激光等离子体和熔滴过渡,采集了焊接过程电流电压信号,试验结果表明,较低的焊接速度会产生大量的激光致等离子体,这种等离子体的产生改变了熔滴内电流分布,阻碍了熔滴过渡,增加了弧长及熔滴尺寸。     

高压水下湿法焊接系统设计与信号采集分析

设计了一种具有信号同步采集功能的高压水下湿法焊接系统。该系统由焊接系统、信号同步采集系统、伺服驱动系统和空气加压系统构成,可精准记录引弧到稳弧过程中的光、电、声信号以及焊接气泡状态信息。同时分别进行了0.3、20 m水深条件下的湿法焊接对比试验,综合分析水压条件对水下电弧的影响。结果表明,水压越大,电信号及焊接气泡稳定性越差,焊缝成型质量下降,但电弧粒子成分并未随水压的升高发生改变。