脉冲MIG／MAG焊接自适应模糊控制系统的研究

脉冲ＭＩＧ／ＭＡＧ焊接熔滴过渡的控制是焊接技术研究领域至今尚未取得突破性进展的研究课题。本文首次提出自适应模糊控制方案对脉冲ＭＩＧ／ＭＡＧ焊接熔滴过渡进行在线实时控制，建立了以全数字控制ＩＧＢＴ逆变弧焊电源为核心的自适应模糊控制系统，对自适应模糊控制系统进行了设计和８０９８单片微机程序控制。最后，对自适应模糊控制系统进行了应用研究，试验结果表明，达到了设计要求。     

弧焊机器人的视觉控制

提出了一种基于局域网的多层次结构的弧焊机器人视觉控制方案，它由人机交互层、运动规划层、运动控制层和伺服控制层构成，其中后面三层构成本地实时控制器。利用上位计算机作为人机交互层，完成视觉测量、运动命令生成、焊枪控制和人机交互。本地实时控制器实现在线运动规划和实时运动控制。根据在线视觉测量结果，形成机器人的运动目标，实现焊缝自动跟踪与焊接。对V形坡口焊缝的摆焊试验结果，验证了所给出的弧焊机器人视觉控制的有效性。     

弧焊机器人系统协调焊接的路径放置规划

以RHJD4－1九自由度弧焊机器人系统协调焊接情况为研究对象，提出了以变位机冗余自由度为变量、以保证焊接路径规划成功为约束、以变位机运动变化最小为目标的路径旋转规划问题的规划模型，并以1200mm长直对接焊缝为例进行了仿真试验，结果证明该规划模型可以有效地实现由机器人和变位机组成的复杂系统的最优路径旋转规划。     

铝及其合金脉冲MIG焊接短路模糊控制系统的研究

铝及其合金脉冲ＭＩＧ焊接电源控制是焊接技术研究领域至今尚未取得突破性进展的研究课题。本文首次提出短路模糊控制方案对铝及其合金脉冲ＭＩＧ焊接进行在线实时控制。首先，基于短路模糊控制研究要求，建立了以全数字控制ＩＧＢＴ逆变弧焊电源为核心的短路模糊控制系统；其次，基于模糊控制理论和大量铝及其合金脉冲ＭＩＧ焊接工艺试验结果，对短路模糊控制系统进行了８０８９单片微机程序控制；最后，应用短路模糊控制系统对铝及其合金脉冲ＭＩＧ焊接进行了应用研究，试验结果表明，该系统达到了设计要求     

小直径钢管体全熔透焊缝焊接方法的比较

该文以手弧焊（ＳＭＡＷ）,埋弧焊,钨极气体保护焊和熔化极气体保护焊四种通用焊接方法为例,从生产率,实现焊接质量保证的难度,劳动强度,技术先进性和经济效益方面对小直径钢筒体的全熔透焊缝进行了比较。认为ＧＭＡＷ具有最强的竞争力,ＳＡＷ对厚壁筒最合适,ＧＴＡＷ缺点是熔敷效率太低,而传充的ＳＭＡＷ在较长时期内仍不会被完全淘汰。     

电弧焊接的模糊控制

介绍了电弧焊中应用模糊控制的一些研究工作与试验结果，以ＭＩＧ焊接熔透控制为例，说明一个典型的单输入单输出模糊控制系统的结构和决策运算方法；用ＣＯ２焊接工艺参数的模糊控制过程，阐述多输入多输出系统的设计和使用方法，从而证明模糊控制在焊接中的实用性与发展趋势。     

高效MAG焊的应用

突破传统ＭＡＧ焊的模式，选用２０ｍ／ｍｉｎ以上的高速送丝速度，以获得等离子弧和旋转喷射电弧的熔滴过渡代替ＭＡＧ焊的传统喷电弧，大幅度地提高熔敷系数，配合使用焊接机器人，真下实现了高效，优质，低成本和柔性自动化的优化组合工艺。     

窄间隙焊采用脉冲旋转喷射过渡MAG焊技术的开发

窄间隙焊采用轴向喷射过渡时,有时会出现侧壁熔透不良现象。为解决这一问题,本文在先期研究脉冲旋转喷射过渡技术的基础上,对窄间隙焊采用脉冲旋转喷射过渡ＭＡＧ焊接技术进行开发性探索,旨在为推动这一技术在我国焊接生产中的推广与应用寻找新途径。研究方法是采用脉冲轴向喷射过渡与脉冲旋转喷射过渡两组较佳的规范参数,进行窄间隙单层与双层焊,观察焊接工艺特性,在线能量相近的条件下,对比焊缝成形及侧壁熔透情况。试验结果表明,窄间隙内两种不同的熔滴过渡方式的弧态不同,采用脉冲旋转过渡可改善侧壁熔透,提高焊接生产率。因此,这一技术用于窄间隙焊是可行的。     

焊接自动线和焊接机器人

机器人弧焊离线编程与仿真系统的设计；面向遥控焊接的焊缝模型建模技术；基于局部视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹规划；IGM弧焊机器人大型工作站仿真系统设计；Z4型焊接机器人；TRIBON M2焊接计划的使用与二次开发；机器视觉型焊缝跟踪技术；基于LabVIEW的位移测理系统及应用；基于LabVIEW的电弧传感跟踪控制系统。[编者按]     

焊接自动线和焊接机器人

基于UG的弧焊机器人离线编程系统的设备建模;弧焊机器人熔化及气体保护焊熔池视觉自适应检测;解放载货车焊装线上的焊接机器人;基于UG的弧焊机器人运动仿真的研究;CO2焊接工艺参数优化的人工神经网络设计     

窄坡口等离子-MAG复合焊工艺参数优化

针对转向架构架焊接变形及根部焊道背部成形问题,研究坡口角度为30°的V形窄坡口旁轴式等离子-MAG复合热源焊接工艺.文中以SMA490BW耐候钢平板对接为研究对象,基于响应面法建立了主要影响熔深的等离子电流、MAG电流、焊接速度、等离子气体流量与焊缝根部焊道的熔深、背部余高之间的数学关系模型,并依此模型分析了等离子-MAG复合焊接工艺参数对焊缝熔深能力的影响,获得了合适的复合焊接工艺参数.与普通MAG焊相比,窄坡口等离子-MAG复合焊接工艺既可保证焊缝根部完全熔透又能有效地减小接头的焊接变形.     

高速列车用耐候钢活性MAG焊接技术

提出了活性熔化极气体保护焊焊接新方法,获得了高质量的活性熔化极气体保护焊焊接接头.结果表明,活性熔化极气体保护焊焊缝表面成形好、活性焊接接头内部质量高、活性焊接操作性好、活性熔化极气体保护焊相对传统熔化极气体保护焊同等焊接热输入下熔深增加,焊接接头拉伸及弯曲力学性能不降低,同时焊接接头的冲击韧性得到提高,特别是活性焊接接头热影响区的冲击吸收功得到提升,焊接接头的断口韧窝尺寸更细小.活性熔化极气体保护焊可以提高耐候钢焊接质量,改善难熔结构焊接熔深,具有工程应用价值.     

Infrared sensing of full penetration state in gas tungsten arc welding

The objective of this study is to present an applicable top-side infrared sensing technique for the prospective closed-loop control of weld penetration in gas tungsten arc welding (GTAW). A model is developed to calculate the full penetration state, which is specified by the back-side bead width, from the sensed infrared images. To ensure the model validity in the prospective closed-loop control, the experiments, which generate the data for the model identification, are conducted under the experimental conditions that will be encountered during practical closed-loop control of the welding process. The heat transfer condition and electrode tip angle may vary during welding or from case to case. Also, the control variables which are used to adjust the weld process in order to reach the required weld penetration will also change. In many cases, the current can be employed as an on-line adjustable control variable because of the implementation ease, when the welding speed and arc length are maintained at the preset values. Thus, different currents, workpiece sizes, and electrode tip angles are arranged in the experiments to emulate the possible current adjustments, case to case heat transfer variations, and electrode wear. The infrared characteristics of the effects of these parameters are extracted to regress the full penetration state. Finally, the back-side weld width (the full penetration state) is calculated using the resultant model from the sensed infrared data.     

焊接方法对1000MPa级熔敷金属组织及力学性能的影响

在相同热输入下分别采用熔化极活性气体保护焊(MAG)和钨极氩弧焊(TIG)进行1 000 MPa级熔敷金属试验,通过光学显微镜、透射电镜及断口分析等手段研究焊接方法对其组织和性能的影响. 结果表明,MAG焊熔敷效率明显高于TIG焊,MAG焊中出现了明显的"指状熔深". MAG焊熔敷金属及道间热影响区组织明显较TIG焊粗化. TIG焊熔敷金属组织细化、分布取向多样化且均匀分布的较多残余奥氏体是TIG焊低温冲击韧性优异的原因之一;MAG焊中生成大量非金属夹杂物易成为解理断裂起裂源,是导致熔敷金属冲击韧性恶化的因素之一. TIG焊力学性能明显优于MAG焊,这与焊接方法所导致的组织构成及夹杂物有直接关系.     

低功率YAG激光-MAG电弧复合焊接不锈钢

以0Cr18Ni9Ti不锈钢钢板为试验材料,研究了低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源和单脉冲MAG焊接不锈钢.结果表明,低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源同样具有大功率激光-电弧复合焊接才有的增加熔深、提高焊接速度、稳定焊接过程等优点;低功率脉冲YAG激光的加入改变了电弧形态,电弧根部被吸引和压缩现象显著,提高了能量利用率;与单脉冲MAG堆焊相比,在相同焊接速度下复合焊最大能增加熔深1.3倍,在相同熔深下复合焊的焊接速度可以提高50%;复合焊焊缝的晶粒较单MAG焊缝中的晶粒细小,其焊缝抗拉强度比单MAG的好,断裂属于延性断裂.     

基于视觉技术的铝合金TIG焊接过程自适应控制

将视觉传感技术与自适应控制技术相结合用于铝合金TIG焊接过程质量控制。分析了铝合金焊接过程的特点，将随机系统理论引入焊接过程，建立了焊接参数与熔池几何参数之间的随机系统模型，实现了对模型参数的在线辨识。设计了基于最小方差调节的自适应焊接电流调节器。试验结果表明，自适应控制方法可以实现对铝合金TIG焊缝成形的良好控制。     

激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统及工艺开发

为了对激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊工艺及理论进行研究,构建了激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统,双电弧的电源各自独立,电源的脉冲控制方式为推挽式.利用该系统进行焊接工艺试验,在焊接过程中,同步采集双路焊接电流、电弧电压信号,并进行高速摄像.结果表明,所构建的激光+双丝脉冲MIG/MAG复合焊系统能够进行稳定焊接,焊缝成形美观,且加入激光后,激光对电压的影响较明显,电压信号的稳定性增强.     

CO_2激光焊接的同轴检测与熔透控制I.熔透状态特性及其同轴检测

对激光深熔焊的熔透状态进行了分类 ,指出了“仅熔池透”和“适度熔透”的形成条件和焊缝成形特征。建立了一套CO2 激光深熔焊熔透状态的同轴检测系统 ,研究了焊接工艺参数和熔透状态发生变化时等离子体同轴光信号的变化规律。发现在板厚不变的条件下 ,随热输入的变化 ,焊接过程由“仅熔池透”达到“适度熔透”时 ,同轴等离子体光信号强度的增量绝对值最大。     

CO2激光焊接的同轴检测与熔透控制I.熔透状态特性及其同轴检测

对激光深熔焊的熔透状态进行了分类,指出了“仅熔池透”和“适度熔透”的形成条件和焊缝成形特征。建立了一套CO2激光深熔焊熔透状态的同轴检测系统,研究了焊接工艺参数和熔透状态发生变化时等离子体同轴光信号的变化规律。发现在板厚不变的条件下,随热输入的变化,焊接过程由“仅熔池透”达到“适度熔透”时,同轴等离子体光信号强度的增量绝对值最大。     

激光能量对Nd:YAG激光-短路MAG复合热源焊接过程的影响

针对低碳钢材料,通过改变加入的激光功率来研究激光能量因素对激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性和焊缝成形的综合影响.结果表明,对于特定条件下的激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性,存在最佳的激光功率范围,并不是加入的激光功率越大,焊接过程越稳定;从激光-短路MAG复合热源焊缝成形和焊接过程稳定性角度,按照加入的激光能量大小,可以把激光-短路MAG复合热源分为小功率激光能量稳定电弧阶段、过渡阶段和大功率激光能量增加熔深阶段.并针对各个阶段,从熔滴受力角度分析了激光能量因素对焊接过程的影响机制.