双旁路耦合电弧MIG焊熔滴过渡受力分析

针对双旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护(Metal inert gas,MIG)焊过程,使用高速摄像采集不同旁路电流下的熔滴过渡图像,通过图像处理提取熔滴过渡数据信息,并对熔滴所受的主要作用力进行定量计算。根据计算结果对比分析不同参数下熔滴受力的动态变化情况,研究旁路电弧对熔滴过渡的促进机理。结果表明,在焊接总电流较大的情况下电磁力对双旁路耦合电弧MIG焊熔滴过渡的影响最显著,旁路电弧可以促进熔滴上弧根面积的扩展和熔滴缩颈的形成,通过增加向下的电磁力来促进熔滴过渡,且旁路电流越大旁路电弧对熔滴过渡的促进作用越明显;在焊接总电流不变的情况下,随着旁路电流的增加熔滴过渡频率随之增加,熔滴尺寸随之减小,熔滴过渡形式逐渐由大滴过渡转变为喷射过渡。     

基于视觉反馈的铝合金脉冲旁路耦合电弧MIG焊过程熔宽控制

文章针对脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊（melt inert-gas welding,MIG焊）焊缝的熔宽控制问题,利用工业摄像机（CCD）高速拍摄获得的焊缝熔宽视觉传感信号作为输入变量,控制输出变量焊机送丝速度进行焊接过程。通过采用LabVIEW组态软件作为上位机软件,设计使用增量式PID控制器,建立了铝合金脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊控制平台,在此基础上利用图像视觉传感技术以及相应的图像处理算法,采用补偿解耦的方式进行4mm的铝合金钢板的焊接试验。结果表明：采用脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊的方式,利用视觉信号为反馈量,送丝速度为控制量的控制策略可以实现焊接过程熔宽的实时控制,并保证了焊接过程的稳定和焊缝成型的美观度。     

脉冲MIG焊熔滴过渡光谱控制法的研究

在有关电弧光谱信息研究的基础上,提出并成功地实现了脉冲MIG焊熔滴过渡的光谱控制法。它是一种物理状态控制法。试验表明：当峰值电流、基值电流、脉冲频率等焊接参数改变时,本方法均能保 持熔滴过渡为1峰0基的过渡。它具有精确控制熔滴过渡的能力,能更好地得到稳定的焊接过程和焊接质量。它还具 有抗干扰能力强、工艺适应性好、在线调节方便等一系列优点,并可期望用于2峰0基、3峰0基等的控制中,有很大的 发展潜力,为脉冲MIG焊过程和质量的自动控制提供了一个崭新的方法,是电弧光谱信息应用的新的重要发展。 试验还表明,光谱峰后切换法是实现1峰0基的最佳控制策略。论述了该方法的控制系统、原理、控制策略、焊接参数、 试验结果与分析等。     

激光-MIG双丝复合焊电弧特性与熔滴过渡研究

利用搭建的激光-熔化极惰性气体保护(Metal inert-gas,MIG)双丝复合焊接系统进行焊接试验。在试验中,主要研究激光功率、送丝速度、光丝间距和离焦量等几个主要变量对复合焊接稳定性、电弧特性和熔滴过渡的影响规律。分别选取电弧电压变异系数、电弧偏转角、熔滴过渡方式及过渡频率作为评价参量对稳定性、电弧特性和熔滴过渡进行分析。研究发现,随着激光功率增加,电弧偏转角先减小后增加,在1 000 W附近偏转角最小,焊接过程最稳定。引导丝熔滴始终为粗滴过渡,而跟随丝熔滴为粗滴过渡+少量短路过渡,熔滴过渡频率呈现先增加后下降的趋势。在送丝速度为4 m/min时引导丝和跟随丝的电弧稳定性最好,电弧偏转角先减小后增加最终趋于稳定。在离焦量为–1 mm时,引导丝和跟随丝熔滴过渡频率均达到最大值,分别为8.6Hz和6.3Hz。     

双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊旁路熔滴过渡行为的模拟与分析

双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊过程中,由于旁路电弧选择了直流正极性接法,采用常规纯氩气保护时旁路熔滴体积较大且过渡过程不稳定。为此,提出采用80%Ar+20%CO_2作为保护气体,通过改变熔滴表面的受力形式,改善旁路熔滴过渡过程。在此基础上,通过建立可以描述旁路熔滴过渡行为的动态数学模型,模拟分析不同受力形式下的旁路熔滴直径变化与过渡过程。结果表明:采用纯氩气保护时,不同旁路电流参数下的旁路熔滴直径为2.6~3.3 mm且难以过渡,采用80%Ar+20%CO_2混合气体保护时,旁路熔滴直径减小至0.6~1.1 mm且过渡频率加快;通过模拟分析不同保护气体成分下电磁力对旁路熔滴过渡的影响,发现采用80%Ar+20%CO_2混合气体保护时旁路熔滴直径减小了50%,与试验结果基本一致,证明了富氩保护气体中加入CO_2可以使得电磁力重新促进旁路熔滴向熔池过渡,从而改善了旁路熔滴过渡过程。     

电弧波形与气体保护焊熔滴过渡模式关系研究

利用焊接质量分析仪采集气体保护焊焊接过程中瞬时电流和电压波形特征，利用此波形特征能够定性指出熔滴过渡模式，从而实现在线监测和控制金属熔滴的过渡模式，实现良好的焊接工艺参数。     

脉冲MIG焊熔滴过渡控制的新进展

介绍脉冲MIG焊（熔化极惰性气体保护焊）熔滴过渡控制的发展现状,分析了现有控制法存在的局限性,阐述一种最新的控制法—熔滴过渡光谱控制法的原理、优越性及其进展。指出这方面的发展趋势。电弧光谱信号在反映脉冲MIG焊熔滴过渡方面有很大的优越性,其信号品质和灵敏度远胜过以往的信号。相应的光谱控制法已在实验室成功地实现了脉冲MIG焊1峰0基的精确控制,并可能推广用于2峰0基、3峰0基的控制,甚至推广用于连续电流焊条件下熔滴过渡的控制中,工艺适应性宽,前景广阔。     

以电弧光谱信号传感MIG/MAG焊熔滴过渡的工艺适应性

熔滴过渡控制的实现,取决于获得宽工艺适应性的熔滴过渡传感信号。通过试验,获取了熔化极气体保护焊电弧,在不同熔滴过渡形式下的光谱分布、谱线信号的时域波形和频域特征。对试验结果的分析表明,电弧光谱信号在上述诸方面均表现出对不同熔滴过渡形式的适应性,是一种有潜力的高品质熔滴过渡信号源。     

纵向磁场对MAG焊电弧及熔滴过渡的控制作用

将纵向磁场应用于98%Ar+2%O2和80%Ar+20%CO2保护的射流过渡MAG焊,借助高速摄像手段研究外加纵向磁场对MAG焊电弧形态及运动特征的影响规律,揭示纵向磁场对MAG焊电弧的作用本质在于压缩电弧.通过分析液流束末端的液态金属的受力情况,确立纵向磁场作用下MAG焊的熔滴过渡机制.试验结果表明,外加纵向磁场使得相对"静态"的锥形MAG焊电弧转变为高速旋转的螺旋状电弧,并且随着励磁电流的增大,电弧旋转角速度加快、可见弧长缩短、电弧电场强度提高.同时外加纵向磁场的引入还能够降低焊接电流、提高熔滴过渡频率和焊丝熔化系数.外加纵向磁场对射流过渡MAG焊接过程稳定性的影响特点与所采用的保护气体的物理性质相关.     

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.     

双脉冲对7A52铝合金MIG焊接质量的影响

采用了直流双脉冲MIG和直流单脉冲MIG的焊接方式,针对6 mm厚度的7A52铝合金,分别进行了对接试验,对两者焊缝外观成型,接头力学性能,显微组织进行了分析研究。结果表明,采用双脉冲的焊缝外观成型鱼鳞纹更加均匀清晰;拉伸强度达到230 MPa,比单脉冲高28 MPa;焊缝区最低显微维氏硬度为68.9 HV,比单脉冲高11.6 HV。焊缝区显微组织主要是白色的α相和弥散分布的析出相Al_3Mg_2,以及少量絮状分布的镁锌强化相组成,铝镁共晶物以及镁锌强化相在一定程度上提高了焊缝的力学性能。     

铝合金脉冲MIG焊过程双变量解耦控制

针对铝合金脉冲熔化极惰性气体保护焊(Metalinert-gas welding,MIG)过程中,焊接参数匹配范围窄、参数间耦合作用强、焊接过程不稳定、焊缝成形差等关键问题,提出双变量解耦的控制方案.利用视觉传感同时反馈熔宽和干伸长信号,一方面调整双脉冲占空因数进行可变双脉冲熔宽控制;另一方面,在熔宽控制的同时,改变送丝速度同步控制干伸长,在控制焊缝成形的同时保证焊接过程的稳定.设计模糊PID控制器,采用基于xPC的实时目标环境,建立铝合金脉冲MIG焊快速原型控制平台,在此基础上,利用图像视觉传感和相应的图像处理算法,采用补偿解耦的方法进行双变量解耦控制试验,获得了良好的解耦控制效果,得到熔宽均匀的焊缝.结果表明,采用双变量解耦的控制方案能够实现铝合金脉冲MIG焊过程的控制,在保证焊接过程稳定的基础上,实现了良好的焊缝成形.     

超声辅助MIG焊接中超声作用特性研究

超声辅助熔化极惰性气体保护(Ultrasonic assisted metal inert gas,U-MIG)焊是一种新型熔化极焊接方法,利用外加声场将相应声学效果引入焊接熔池达到改善接头性能的目的。通过试验系统化研究超声对电弧形态、熔滴过渡以及接头宏观形貌的作用规律,主要目标是更好地理解超声在不同焊接条件下的作用特点。对高速摄像采集的电弧数据进行处理,结果发现随电弧电压增加,超声对电弧的压缩效果也逐渐增大;而随送丝速度增加,焊接电流增大,电弧压缩效果减弱。针对熔滴受力特点分析,可以看出超声作用后熔滴会受到一个促进熔滴过渡的附加力作用。在焊接电流为200 A时,该附加力达到最大,约为2.8×10-3 N,继续增大焊接电流,该附加力逐渐降低。对比不同送丝速度时焊缝宏观形貌,结果显示为了获得更高的焊接效率不能无限提高送丝速度,存在一个最佳的参数匹配值。结合平面驻波理论分析,随温度增加,声辐射力逐渐减弱,这在一定程度上也会削弱附加力作用效果。利用熔池薄膜模型探讨电弧、熔滴过渡以及熔池振荡三者之间的关系,超声对电弧形态、熔滴过渡的影响均可改变熔池的振荡特性,这间接表现为接头形貌的改变。通过试验与理论分析,为U-MIG焊接方法进一步发展与应用打下坚实基础。     

熔化极电弧焊熔滴过渡过程的高速摄影

建立了适合拍摄熔化极电弧焊熔滴过渡过程的高速摄影系统。介绍了在光路的设计、背光光源的选择、转向和分幅措施的采用及放大率、摄影频率的确定等方面应采取的措施 ,其结论对熔化极电弧焊熔滴过渡过程的高速摄影技术有较高的参考价值。     

铝合金MIG焊正面熔池图像视觉传感与处理

建立了铝合金脉冲MIG焊熔池图像检测CCD视觉传感系统。应用窄带滤光的方法成功地解决了强弧光干扰，通过大量试验，在获取清晰焊接熔池区图像的基础上，分析了铝合金焊接熔池图像的特征，研究了适合铝合金MIG焊熔池图像处理方法和熔池几何尺寸的边缘检出方法，获得了满意的熔池边缘特征图像，为进一步实现铝合金MIG焊接熔透智能控制奠定了基础。     

熔化极气体保护焊焊接过程的分析

以流体动力学、电磁理论及VOF法(Volume of Fluid Method)为基础建立了熔滴过渡的动态模拟模型,模型中考虑电磁收缩力、表面张力、等离子流力的影响。利用建立的模型模拟了熔滴的形成、长大及脱离过程,计算了电流对过渡熔滴尺寸及频率的影响,计算结果与实验结果吻合较好。计算了不同阶段的熔滴中的流场,并利用计算的流场分析了熔滴的脱离机制。     

弧焊熔滴过渡混沌的若干问题探讨

探讨指出现今弧焊熔滴过渡数学模型中存在只关注于单个周期内不同过渡阶段熔滴的特征行为,而忽略过渡周期之间关联特性的不足。通过叙述相关的混沌基本概念,以及结合滴水龙头混沌的相关运动规律,提出建立弧焊混沌数学模型在本质上能更真实地反映熔滴过渡过程。介绍了滴状过渡和短路过渡中混沌研究现状,指出目前急需解决的问题是建立精确的混沌数学模型。展望了弧焊在不同混沌控制目标中的应用前景。     

铝合金交流脉冲TIG焊焊接工艺参数研究

对LF6铝合金采用交流脉冲TIG焊进行试验研究,确定了不同板厚焊接时脉冲电流、基值电流、脉冲频率及脉宽比等工艺参数的合理选用;并与连续焊进行对比试验,结果表明前者接头性能明显优于后者.     

一种铝合金扩散焊接工艺方法研究

为了满足雷达产品构件高可靠性、高精度的工艺制造需求,文中对可热处理强化铝合金6063 铝合金的试板以及雷达产品结构相关样件开展了扩散焊接试验。焊接前对试样进行了表面清理以去除表面杂质和氧化膜等,焊接后对样件开展了尺寸检验、密封性测试、强度测试和金相检测测试,评判焊缝质量。样件加强筋处在焊接后出现了明显的变形,变形和下压量成一定比例。样件密封性满足产品要求,试板平均抗拉强度为169.3 MPa。金相检测中有局部孔洞缺陷,这和扩散时间不够充分或界面夹杂物太多导致焊接面的晶界迁移不够充分有关,因此扩散焊接中零件的表面状态和焊接工艺参数的合理选择对焊缝接头的质量至关重要。