MIG焊电弧声信号与熔透状态相关性

电弧声作为焊缝熔透状态监控的潜在源信号,对焊接过程质量控制和自动化生产的实现具有重要意义.以MIG焊平板对接射流过渡过程中产生的非平稳电弧声信号为研究对象,采用小波变换技术取得了良好的信噪分离效果,达到有效抑制噪声目的.在此基础上,通过合理地选择样本数据,从时域、频域和时频联合3个角度研究分析电弧声信号与焊缝熔透状态之间的内在相关性,发现电弧声信号能量及其频谱特性与熔透状态高度相关,其中1 500～4 500 Hz频率段信号能量的变化可准确地检测出焊接过程熔透状态的改变.结果表明利用电弧声信号进行熔透状态监控是可行的,为MIG焊接过程质量监控提供了一种廉价而有效的新途径.     

基于区域生长算法激光深熔焊监测图像处理研究

根据同轴监测系统采集到的熔池和小孔的同轴视觉传感原始图像特点,分析了数字图像处理的方法并提出相应图像处理的流程。通过监测沿垂直速度方向熔池灰度分布实现了对熔宽的监测,通过对小孔顶部和底部尺寸的监测实现对熔透状态的监测。经过图像处理后的焊接区域同轴监测图像可以清晰的获得熔池轮廓及小孔尺寸,为实现焊接过程中熔池宽度和小孔的穿透状态的监测做准备。针对激光对接焊,提出焊缝跟踪的处理算法,不仅实现了焊接质量包括熔宽与熔透状态的监测,还实现焊接质量与焊缝跟踪一体化监测。     

激光深熔焊接过程实时监测系统设计

基于LabWindows/CVI开发环境,采用红外光、蓝紫光和麦克风3种传感器构成了焊缝熔透状态的实时监测系统。在多传感器的数据融合中,首先对3路测量信号进行时频分析,提取能够反映焊缝状态的特征,然后利用人工神经网络对特征值进行融合计算,得到焊缝是否熔透的判断结果。在对网络权值的训练中采用了随机变异粒子群算法,大大地提高了训练速度和精度。实验结果表明该系统应用于焊接过程的实时质量监测是可行的。     

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。     

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。     

基于同轴视觉监测的激光深熔焊缝熔深监测

基于激光深熔焊接过程中稳态下小孔前壁材料气化满足的能量平衡以及在同轴视觉传感监测中提取出的小孔的径向尺寸建立了小孔深度的提取迭代方程,并基于小孔的深度实现了焊缝熔深的同轴视觉传感监测。试验结果表明：工件未焊透时,焊缝熔深的监测—计算值和试验测量值具有较好的一致性,其监测误差一般不超过12％;而工件完全焊透后,焊缝熔深的监测—计算值大于工件厚度,并基于此实现了工件是否焊透的判断。研究结果表明：基于同轴视觉传感和小孔前壁材料气化能量平衡建立的激光深熔焊缝熔深提取模型,可以有效实现激光深熔焊缝熔深的监测。     

基于形态学和小波的视觉图像模糊检测弧焊质量控制研究

焊接过程自动控制一直是焊接界研究的前沿课题,而焊接视觉图像检测是实现焊接过程自动控制的重要步骤。针对弧焊过程中焊接图像噪声大、稳定性差的特点,提出了一种基于小波降噪和形态学模糊检测的算法。通过将该图像检测算法应用于焊接动态过程熔池图像的处理,并结合模糊PID闭环控制理论,一套完整的弧焊过程熔透控制系统在得以研究实现。通过对Q235钢板的TIG焊工艺实验表明,该控制系统可以有效地克服焊接过程中的外界干扰,从而保证焊缝成形质量的稳定。     

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。     

刮板输送机中部槽高效双丝焊接工艺技术研究

刮板输送机中部槽采用50°X形对接焊缝和传统的单丝MAG焊焊接工艺,随着板厚的增加,导致中部槽焊接生产效率降低.为了在保证中部槽焊接质量的前提下,提高中部槽的焊接效率,采用不同坡口形式的焊接熔透性试验对中部槽焊接坡口形式进行了优化,并采用熔敷金属试验和焊接接头力学性能试验对双丝MAG焊焊接工艺进行了研究分析.研究结果表明在保证焊接质量的前提下,采用优化的36°X形焊接坡口形式和双丝MAG焊焊接工艺,使中部槽焊接生产效率得到大幅提高.     

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。     

基于电弧传感器的焊缝自动跟踪系统的研究

研制电弧传感器的焊缝自动跟踪系统 ,采用具有先进性能的开关型MIG MAG脉冲焊接电源 ,将电流和电压信号同时用作传感信号 ,通过电弧的扫描 ,既实现了焊接过程的自动跟踪 ,又解决了打底焊道的熔透问题 ,大大提高了产品焊接质量。     

用Nd:YAG激光焊接殷钢薄板材料

用Nd:YAG脉冲激光作为焊接热源,对殷钢材料Invar36分别进行了平板单道焊接试验和对焊试验,分析了工艺参数(激光功率、焊接速度、脉冲宽度和离焦量)变化对焊缝的表面形貌、熔宽以及熔透性的影响.检测了0.85 mm厚的殷钢薄板对焊接头的硬度、成分以及拉伸强度.结果表明:激光功率和脉宽是影响焊缝熔深、熔宽和热影响区面积的主要因素;扫描速度对焊缝表面的鱼鳞状条纹间距影响尤为明显;离焦量主要影响焊缝的宽度和熔透性;合理匹配工艺参数能够实现0.85 mm厚度薄板的对焊,并且获得形貌良好的焊缝.焊缝的组织成分没有发生明显变化,拉伸强度和基体强度相当,显微硬度略低于基体硬度.     

基于RAPID焊接的起重机结构熔透性应用探索

本文通过熔透性对比及伸臂结构单侧焊接全熔透验证等方面对RAPID焊接技术在起重机结构的应用进行了探索。由实验数据分析可知RAPID焊接可增加焊接熔深,在合理的焊接工艺参数下焊接,能实现特定板厚的坡口焊缝全熔透,且背面成型良好,无未熔合缺陷。     

手工钨极氩弧焊自熔技术

手工钨极氩弧焊自熔技术在压力容器生产中得到应用,并显示出其种种优越性。焊接接头的质量对压力容器安全运行至关重要,受压元件的焊接接头应是全焊透结构,这样才能保证焊缝外观成形、力学性能及其它特殊要求。但     

光纤型激光器在不锈钢焊接中应用研究

采用光纤型激光器,研究了激光焊接焦距的确定方式和不同离焦量对熔深的影响.光纤激光器在确定焦距的焊接过程中,设置同一工艺参数,焦距处的焊接表面与离焦处的表面明显不同,有着焊缝宽度和熔透程度的不同;同时在探究离焦量与熔深关系的过程中,通过改变离焦量来焊接得到不同的样件,经过金相观察焊接的不锈钢管熔深情况,讨论了离焦量的大小...     

单面焊双面成型的焊接工艺试验

针对单面焊双面成型技术的特点,焊接试验采用实心焊丝混合气体保护焊进行打底焊,药芯焊丝CO2气体保护焊进行填充、盖面焊的方法,达到了满意的效果,保证了根部焊缝的熔透性,焊缝成型美观,质量高。     

Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源焊接参数对焊缝熔深的影响

试验研究Nd:YAG激光 脉冲MAG电弧复合热源焊接过程中焊接参数对焊缝熔深的影响.研究结果表明,复合热源焊缝熔深随电弧功率和激光功率的增大而增大,随焊接速度的增大而减小,并且在相同参数下,复合热源焊缝熔深稍大于激光焊缝熔深而显著大于脉冲MAG焊缝熔深.对于不同焊接电流,光丝间距在0～3 mm内复合热源焊缝取得最大熔深,且取得最大熔深的光丝间距与焊接电流大小有关;复合热源焊缝熔深在离焦量为2 mm时取得最大值.试验结果分析表明,在激光 电弧复合热源焊接过程中激光功率不仅决定复合热源焊缝熔深,而且可以极大地提高焊接速度:MAG电弧也可提高Nd:YAG激光焊的热效率.     

超细颗粒焊剂约束电弧用于超窄间隙的焊接

为实现电弧约束良好、焊接过程稳定可靠的超窄间隙焊接,基于窄间隙埋弧焊的众多优点和对超窄间隙中的电弧进行约束以防止电弧攀升的思路,提出采用超细颗粒焊剂约束电弧以实现超窄间隙焊接的方法,研制专用的焊枪,开发出采用v形金属丝网衬垫焊剂颗粒的超窄间隙焊接工艺.结果表明,超细颗粒焊剂熔化后形成的熔渣壁可对电弧进行有效约束,实现稳定可靠的超窄间隙电弧焊.随着焊剂颗粒尺寸的减小,因焊剂松装密度的增加使得形成凸焊缝的倾向增加.采用V形金属丝网衬垫焊剂颗粒的工艺进行超窄间隙焊接,可以显著增强电弧对侧壁根部的加热效果,获得足够的侧壁根部熔透深度,从而保证了超窄间隙焊缝的熔合质量.     

Nd:YAG激光焊接殷钢薄板材料的工艺研究

利用Nd:YAG脉冲激光作为焊接热源,对殷钢材料Invar36分别进行了平板单道焊接试验和对焊试验,分析了工艺参数（激光功率、焊接速度、脉冲宽度和离焦量）变化对焊缝的表面形貌、熔宽以及熔透性的影响。对0.85mm厚度的殷钢薄板对焊接头的硬度和成分的变化以及拉伸强度进行了检测。结果表明：激光功率和脉宽是影响焊缝熔深、熔宽和热影响区大小的主要因素;扫描速度对焊缝表面的鱼鳞状条纹间距影响尤为明显;离焦量主要影响焊缝的宽度和熔透性;合理匹配工艺参数能够实现0.85mm厚度薄板对焊,并且获得形貌良好的焊缝。焊缝的组织成分没有发生明显变化,拉伸强度和基体的相当,显微硬度略低于基体硬度。