基于工业控制机的变极性TIG焊控制器

以NI PCI-6221数据采集卡和工业控制机为硬件平台,应用LabVIEW软件建立了一套人机界面良好、易于操作的变极性TIG焊控制系统.该控制系统和双逆变式交流电源相配合可以输出变极性焊接电流波形,并可以对变极性电流波形进行低频脉冲调制和高频脉冲调制,进而实现任意的波形组合.该控制系统除了完成基本的TIG焊接时序控制外,还具有数据采集、波形显示、记录保存和数据通信等功能,为焊接过程监控、焊接质量的信息化管理奠定了坚实的基础.试验表明,采用该控制系统的变极性TIG焊机操作简单,焊接工艺性能优良.     

MIG/MAG焊接电弧动态过程综合测量系统及应用

针对MIG/MAG焊接质量控制的特点,建立了高速摄像与焊接过程质量分析综合试验系统,通过高速摄像观察电弧过程和焊接过程质量分析仪检测的焊接过程参数概率密度、熔滴短路过渡周期Tc及变异系数CV的检测,可方便地进行不同焊接过程如外加力场、辅助磁场的电弧过程和电参数变化规律分析,从而满足不同情况下焊接过程的动态测量、监控和分析.     

低碳钢点焊结构的力学参数分析

以低碳钢为母材的点焊结构为研究对象,分别使用调试引伸计、拉伸试验和ANSYS的数值仿真三种方法,研究点焊结构的变形和应力状态,得出角度变形与载荷之间的关系,仿真分析点焊结构分焊核、塑性环和母材三部分的力学模型的合理性. 采用点焊结构力学模型分析仿真结果. 结果表明,得出角度变形量随载荷之间的关系,过程中调整塑性环的屈服极限和塑形模量的数值,使得仿真的角度变形量和试验结果相一致. 有限元仿真的塑性环的屈服极限和塑形模量是可测的,可以为以后相关的研究提供参考.     

维弧对变极性等离子电弧特性的影响

变极性等离子弧(Variable polarity plasma arc, VPPA)焊接在厚板铝合金焊接中具有独特的优势.维弧及其维弧电源对变极性等离子电弧形态、力学特性和电弧静特性等有重要影响.通过高速摄像、压力传感器和基于工控机的信号检测系统,分析了维弧对变极性等离子电弧形态、电弧力和焊接工艺的影响规律.发现在变极性等离子弧反极性期间由于维弧电源的分流作用,电弧力下降,并易造成双弧和降低电弧电压等现象.试验结果对变极性等离子弧焊接工艺稳定性及其焊接过程控制有重要的理论指导意义.     

基于弧压反馈的薄板GTAW智能熔透控制

薄板GTAW的熔透控制是保障其焊接质量的关键,而焊接熔透的智能传感与识别是其中的核心难题. 传统的焊缝背面直接视觉传感可以有效提取熔透控制信息,但是往往因为可达性受限而不能使用. 因此,文中对基于GTAW弧压电信号的传感焊接熔透进行研究,基于弧压反馈提取焊接熔透信号,进而调节焊接电流波形保证焊缝均匀熔透而不发生烧穿. 试验采用4 mm厚热轧钢板、3 mm厚冷轧钢板进行表面堆焊. 结果表明,在不同电流形式下堆焊试验中验证了控制原理,反馈智能调节,变散热条件以及变间隙试验均可得到较美观的焊缝.     

激光增强GMAW熔滴短路过渡行为分析

高能量密度的激光照射熔滴,使熔滴局部产生强烈蒸发,利用蒸发反力驱动熔滴受迫短路,促进熔滴脱离焊丝.以低碳钢为研究对象,搭建激光增强GMAW短路过渡焊接试验系统,对比研究了激光增强GMAW短路过渡焊接过程中激光入射位置、电弧高度对熔滴短路过渡行为的影响规律.结果表明,在焊接过程中施加一定功率的激光对熔滴短路过渡行为有明显的改善作用,可以通过激光改变熔滴的受力状态,控制过渡熔滴的尺寸,熔滴短路时间减小,燃弧时间增加,增加过渡频率,提高了焊接过程中的稳定性,激光增强后,焊缝表面成形均匀饱满,焊缝成形良好.     

多电极耦合电弧形态研究

以数据采集卡和高速摄像机为硬件基础搭建多电极耦合电弧试验测试系统,对焊接电弧电信号和电弧图像进行同步采集,实现了对多电极耦合电弧的检测与分析.利用本系统详细分析了多电极耦合电弧的电弧行为,电弧在磁场中相互作用致使电弧偏向阴极,产生阴极极区效应,导致多电极耦合电弧行为发生变化.阴极极区效应在DE-GMAW焊工艺中促使旁路电弧偏移而降低了电弧的稳定性,但在arcing-wire GTAW焊工艺中提高了电弧稳定性,阴极极区效应改变交叉耦合电弧主电弧的行为,主电弧的电弧力可促使熔滴过渡.     

航天器空间曲线焊缝VPPA自动化焊接装备开发和应用

为研制满足空间曲线焊缝的VPPA穿孔立焊的自动化焊接装备,采用大负载高精度的2自由度转台变位机,高精度的三维直线导轨以及6自由度焊接机器人,组成多轴联动的焊接机器人系统。通过对6自由度关节机械臂、双自由度转台变位机系统以及三维移动装置的集成,提出一种机器回路控制与人在回路控制并存的空间曲线焊缝焊接系统的宏微控制策略,实现对焊枪与焊缝相对位置的实时控制,使VPPA焊枪与焊缝的相对位置在空间曲线焊缝焊接过程中,始终处于垂直立向上的关系,实现穿孔立向上焊接。在大型铝合金密封舱体焊接生产中实现应用,替代进口,填补中国空白,意义重大。     

空心钨极中心负压电弧的物理性能

空心钨极中心负压电弧优化了传统焊接热源的能量密度及分布. 为了深入理解环境压力对电弧行为和放电特性的影响,在流体力学和麦克斯韦方程组基础上,建立了空心钨极中心负压电弧的三维稳态数学模型. 利用FLUENT软件,选择合适的源项和边界条件进行迭代计算,得到了不同局部压力下空心钨极中心负压电弧的物理状态,与试验结果相符. 结果表明,与传统TIG焊电弧相比,空心钨极中心负压电弧的能量分布和热力输出均发生改变. 随着局部压力的减小,电弧半径逐渐减小,径向温度梯度增大;电弧对工件的热力输出随着局部压力的降低而减少.     

旁轴送粉式激光扫描熔覆工艺研究

以Q235钢为基板,采用IPGYLS-4000型光纤激光器以及旁轴送粉器,搭建旁轴同步送粉式激光扫描熔覆工艺试验平台,在基板上进行熔覆试验。研究了激光功率、扫描速度和扫描宽度对熔覆层成形尺寸和对熔覆层组织的影响,结果表明:随着激光功率增大,铁基合金粉末熔化量提高,单层金属熔覆层的余高增加;扫描速度对熔覆层熔宽和余高的影响均较大,随着扫描速度的降低,金属熔覆层熔宽余高均增加,裂纹数量增多。约束应力是导致熔覆层出现裂纹的主要原因,通过优选工艺参数可以获得工艺良好无裂纹熔覆层,为下一步研究激光扫描多层熔覆无(小)变形焊接技术提供理论和技术依据。