基于独立元分析的GMAW缺陷在线监测

采用独立元分析(ICA),用于气体保护焊过程在线监测.通过对过程的电参数进行独立元分析,去除焊接电流和电弧电压之间的相关性并提取出独立元.通过试验验证ICA对GMAW过程在线监测的可行性,发现当焊接过程有突变性干扰时,独立元(IC)能够对干扰做出反应.结果表明,IC可以作为表征过程是否异常的一个状态变量,通过对IC进行统计过程控制,能够分离出焊穿缺陷.并将ICA与主元分析(PCA)的结果进行了比较.     

基于深度学习的GMAW焊接缺陷在线监测

以轨道交通高速高铁司机室铝合金外板为载体,围绕智能焊接关键技术,针对焊接缺陷在线监测问题开展研究.借助工艺试验平台与焊接工艺卡开展焊接缺陷试验设计、批量数据采集、专家经验标定、数据库构建,采用卷积神经网络算法对不同类型数据构建多维信息融合模型,并对融合模型进行参数优化处理,最终完成融合模型的训练、验证和测试.结果表明,训练后的融合模型比单一信息模型对焊接缺陷具有较好的识别结果,训练集和测试集的焊接缺陷监测精度分别为99.0%和88.3%,此监测系统的数据采集和模型响应总时间小于100 ms,能够满足工程化应用需求,提高机器人焊接的智能化水平,推动企业数字化转型升级.     

基于ANSYS的GMAW温度场计算

根据传热学、流体力学、物理冶金等理论，建立了运动电弧下熔化极气体保护焊(GMAW)的三维非稳态熔池的数学模型。在数学模型的基础上建立了GMAW堆焊的有限元模型，并使用通用有限元软件ANSYS对熔池温度场进行了计算，在计算的过程对有限元模型进行了非均匀网格划分，加入了熔滴对熔池的能量和表面变形的影响，采用了双高斯热源叠加的双峰热源分布模型，应用有限元生死单元的处理方法。并通过不同工艺参数下的工艺试验的熔宽和熔深的测量值与ANSYS计算值进行了比较，熔池的熔宽和熔深的误差均控制在8％以内。结果表明，使用ANSYS和使用双峰分布的热流来计算GMAW温度场均是可靠和可行的。     

Kohonen神经网络在熔化极气体保护焊接质量监测中的应用

通过测得的熔化极气体保护焊（GMAW）过程中的电参数，利用Kohonen神经网络，直接依据不同焊接工艺条件下焊接电压和焊接电流的概率密度分布（PDD）曲线以及短路过渡时间和燃弧时间等的时间频数分布（CFD）曲线，可以自动识别焊接过程中的各种干扰信号，从而实现焊接质量监测。实验验证了该方法的可行性。     

A study on the application of ICA to GMAW

A novel method, independent component analysis （ ICA ） , is introduced to gas metal arc welding （GMAW） process monitoring. ICA was applied to arc signals, i. e. welding current and arc voltage, to remove the correlation between them and extract an independent component IC. Two series of robotic GMA W experiments were carried out to study the feasibility of ICA for online monitoring. It was found that IC put up an abnormity when there was a step disturbance in the welding process. Experimental results showed that the IC could be used as a state variable representing the process variation. By applying statistical process control （SPC） for the obtained IC, a burning-through defect was isolated from the normal operation. The comparison between ICA and principal component analysis （PCA） was also made for the processes, which led to an interesting result and was in need for further study.     

窄间隙GMAW的研究进展

综述了窄间隙GMAW方法的研究进展,并分析了各种方法的优缺点.横向摆动电弧、高速旋转电弧、双丝焊和超窄间隙焊4类方式都可以在较小的焊接规范下,保证侧壁熔合,改善焊缝成形,防止焊接裂纹.其中波浪式焊丝摆动电弧和双丝焊两种方法对焊接电源没有特殊要求,弯丝工艺简单可靠,规范区间较宽,最适合于实际应用.高速旋转电弧方法由于焊炬的磨损较大,不能长时间连续焊接而使其实用性受到影响.超窄间隙焊对电源和装配精度要求较高,随着焊缝跟踪技术的进一步发展,将具有很好的应用前景.     

水下高压空气环境下GMAW电弧特性试验

采用高压试验舱模拟水下高压干式焊接环境,以压缩空气为气源进行加压,通过防燃爆试验验证在0.1~0.7 MPa范围内,在CO2和混合气(80%Ar+20%CO2)作为保护气源的情况下,可以进行正常的GMAW焊接过程.在此基础上,通过试验研究了高压空气环境下GMAW电弧特性,分别考察了环境压力、焊接电流、焊丝伸出长度和保护气种类及流量对焊接电弧特性的影响规律,并给出试验结果.借助最小二乘法对试验数据进行拟合,得出了高压空气环境下GMAW电弧电压的数学模型.     

高速GMAW驼峰形成过程的数值分析

文中通过数值模拟来研究常速、高速熔化极气体保护焊的温度场和流场,并利用高速摄影观察熔池流动,分析了驼峰形成过程.结果表明,常速焊接熔池纵截面同时存在逆时针向内和顺时针向外两种流动方式,但随着焊接速度的提高,熔池纵截面仅存在逆时针向内单一流动方式.高速焊接时,较大动量的后向液体流和足够大的表面张力促进液态金属在熔池尾部不断堆积、变大.沿焊接方向,熔池受到不均匀的表面张力法向力作用而收缩,这是驼峰形成的两个重要因素.任何能降低表面张力的措施,都能抑制驼峰的形成.     

环境压力对GMAW电弧能量耗散的影响

能量对电弧行为具有重要影响,开展高压环境下GMAW电弧能量耗散研究对指导焊接工艺和提升电弧稳定性具有重要意义.电弧的能量损失难以直接测量,为此创建以电弧中心一定距离的圆柱面的热流量作为参考,比较不同压力GMAW电弧的能量损失,基于流体力学和传热学理论,建立高压GMAW数值分析模型,计算电弧局部区域对外能量传输情况.建立...     

GMAW焊接过程干扰信号的模糊模式识别

基于电弧传感的检测方法,提出了一种识别GMAW焊接过程干扰信息的方法。该方法对GMAW焊接过程中的电参数进行两次统计处理,其二次统计结果作为电弧传感信号的特征值,通过模糊模式识别对信号识别分类,可以在GMAW焊接过程中在线识别焊接过程中的干扰信息。这对于焊接过程质量的监测和控制具有重要的应用价值。     

多变量统计在砂处理过程中的应用

针对砂处理过程生产数据的特点,运用改进的PCA建模方法,建立了多变量统计过程控制模型,用SPE统计量来检测建模数据中的个别异常样本;通过SPE图和T2图两个控制图能监控出砂生产过程的波动情况.     

旋转电弧GMAW焊接工艺

采用Q235低碳钢板,研究了旋转电弧GMAW焊接旋转频率和焊接速度两个工艺参数对焊缝成形及组织性能的影响. 结果表明,焊接过程中飞溅随着旋转频率的增加而增多,焊缝成形不美观,当旋转频率大于70 r/min,熔滴短路过渡飞溅显著增大,焊接过程不稳定,焊接速度对飞溅影响不大;焊缝余高随旋转频率的增加先增大后维持一定值,随着焊接速度的增加而减小;旋转频率和焊接速度对焊缝熔宽的影响很小;焊缝截面积不随旋转频率改变而改变,但随着焊接速度的增加而减小;焊缝鱼鳞纹间距与旋转频率成反比,与焊接速度成正比.     

脉冲焊全数字控制系统

设计并实现了脉冲焊电流和弧长的全数字控制，取得了良好的控制性能。文中根据脉冲焊工艺需要提出采用变参数数字PI调节器，取得了好的脉冲电流波控效果，同时提出了一种新的弧长调节方法，克服了传统压频转化法由于脉冲焊电弧模型难确定、弧压控制系统为多速率系统而导致的弧压控制器参数难于确定，很难在全范围内获得满意的弧长控制效果等问题，实现了在全范围内对弧长的快速、稳定调节，提高了弧长的控制性能。试验结果表明，设计的脉冲焊全数字控制系统取得了一致性好的理想电流波形，在焊矩高度等扰动发生时，控制器可以实现快速、稳定的弧长调节。     

基于新型控制法的逆变GMAW工艺特点

随着熔化极气体保护焊的应用与推广,那些以飞溅小和成形好为特点的通用型焊机常常不能适应新的环境和要求,如西气东输中的管道打底焊、集装箱的高速焊、汽车制造中的短焊缝焊接、角焊缝的尺寸控制和狭窄空间的熔深控制等,还有超薄板焊接、双脉冲焊、双丝高速焊、TIME高效焊和磁控MAG焊等,这些具有特殊功能的焊接方法,我们称为个性化焊接.这些个性化焊接方法均具有自己的工艺特点,并能完成一些特殊的焊接要求.可见这些个性化焊接方法必将成为GMAW推广应用的新的增长点.     

基于复合视觉和形态学模糊检测的GMAW焊过程质量控制

视觉图像检测是实现GMAW焊接质量控制的重要步骤。针对焊接图像稳定性差、噪声大的特点,提出了一种基于复合视觉和形态学模糊检测的算法。该算法采用双CCD采集焊接视觉图像并使用数学形态学理论处理图像,通过将该图像检测算法应用于焊接动态过程中的熔池图像处理,结合闭环模糊PID控制理论,一套完整的GMAW焊过程质量控制系统得以实现。MAG焊工艺试验表明,该控制系统可以有效地克服焊接过程中的外界干扰,从而保证焊接质量的稳定。     

Characteristics analyzing and parametric modeling of the arc sound in CO2 GMAW for on-line quality monitoring

For on-line monitoring of welding quality, the characteristics of the arc sound signals in short circuit CO2 GMAW were analyzed in the time and frequency domains. The arc sound presents a series of ringing-like oscillations that occur at the end of short circuit i. e. the moment of arc re-ignition, and distributes mainly in the frequency band below 10 kHz. A concept of the arc tone channel and its equivalent electrical model were suggested, which is considered a time-dependent distributed parametric system of which the transmission properties depend upon the geometric and physical characteristics of the arc and surroundings, and is excited by the sound source results from the change of arc energy so that results in arc sound. The linear prediction coding （ LPC ） model is an estimation of the tone channel. The radial basis function （ RBF ） neural networks were built for on-line pattern recognition of the gas-lack in welding, in which the input vectors were formed with the LPC coefficients. The test results proved that the LPC model of arc sound and the RBF networks are feasible in on-line quality monitoring.     

数字信号处理器DSP主控GMAW焊接

阐述了焊接过程信息数字处理控制思想，实际研究了数字信号处理器9DSP）在CO2气体保护焊机中的应用，将数字信号处理器（DSP）在送丝系统的柔性化调节，引弧和收弧模式，焊接参数的一元化自调节等方面的应用作了研究和试验，通过研究和样机试验，建立了一套焊接电源的数字化，信息化，柔性化控制平台，并探讨了数字信号处理器（DSP）在CO2焊接领域中的应用优点和前景，并提出了DSP主控GMAW焊接电源全系统框图，试验证明该系统工作稳定可靠，较好地满足了工艺性能，实现了焊机控制的数字化。     

异种先进高强度钢搭接接头熔化极气体保护焊焊接工艺参数优化

以2 mm板厚无涂层DP780与MS1180钢为母材的异型搭接接头为研究对象,运用正交试验方法优化其熔化极气体保护焊工艺参数. 主要研究了送丝速度、焊接速度、电弧电压、焊接倾角4个影响接头上下板热输入分配的因素对异种材料搭接接头抗拉强度的影响规律. 对正交试验及结果进行直观分析和方差分析,找到了影响接头抗拉强度的主要因子为送丝速度、焊接速度和焊接侧面倾角,同时通过回归分析得到了控制接头抗拉强度的近似二阶数学模型和最优工艺参数组,揭示了主要工艺参数对异种高强度钢搭接接头抗拉强度的影响规律.