CO2焊的负载伏安动特性及焊缝成形比较分析

在CO₂焊短路过渡过程中，针对“电源-电弧-液桥”系统的动态特征行为，提出了负载伏安动特性曲线和单周期负载伏安动特性曲线的概念，统一了不同文献的表述.研究了三款不同焊机在相同的焊接条件和参数下负载伏安动特性曲线的差异，并与这三种焊机焊后的焊缝成形质量进行了比较分析.结果表明，负载伏安动特性曲线越向原点聚拢，焊接的飞溅程度就越小；若曲线的重复度越好，则焊接过程就越稳定，焊缝成形越美观.但是如果曲线围成的面积过大，引起未熔合等焊接缺陷可能性就会增大，同时焊缝的不对称程度增加.     

焊缝跟踪过程传感与信号处理技术的研究进展

焊接自动化是21世纪焊接技术迈向"数字化"、"智能化"的重要途径。在焊接自动化的实现过程中,对焊缝进行自动、快速、准确地跟踪是其中的关键技术。在自动化焊接技术诞生之前,传统的焊接操作主要靠人工来完成。然而,人工进行焊接监视跟踪的工作有两方面的缺点,一方面焊接工作的恶劣环境会对焊接工人的身体健康造成一定的损害,另一方面还会由于焊工长时间工作疲劳而影响焊接质量。现代的焊缝跟踪技术逐渐地脱离了人为的干涉,越来越多地转向了由信号传感到计算机处理再到机构执行的全自动焊接过程。传感器相当于焊缝跟踪系统的"感官器官",系统完全依靠传感器来感知外界焊接环境,判断焊枪与焊缝的相对位置。同时,焊接环境常常伴随着各种噪声、飞溅、高频辐射等的干扰,会明显地影响传感器所采集的信号,甚至会使得计算机对焊缝位置产生错误的判断。因此,要想得到比较理想的数据信息,采取合适的焊接传感方式并对所采集的信号进行准确快速处理成为焊缝跟踪的迫切需要。焊缝跟踪传感器总体上可分为两大类:直接式传感器(即电弧传感器)和间接式传感器。近年来,这两类传感器都有一定的发展,如磁控电弧传感器的应用为焊缝跟踪提供了新的研究方向,间接式视觉传感器正在向小型化和简单化的方向发展。与此同时,多传感器信息融合技术的出现为克服单一传感器准确性的不足提供了新的可能性。而信号处理技术可以提高信号的信噪比,为获得准确的焊缝位置信息奠定基础。其中,电信号滤波技术正由单纯的硬件滤波逐步向软件滤波和硬件软件结合滤波的方法转变;而对于图像处理技术,图像的抗干扰能力得到进一步提高,但是还需在焊缝识别的准确性、实时性和可靠性方面继续深入研究。本文系统介绍了焊缝跟踪过程中所用到的各种传感方式,并着重介绍了主流的电弧传感器和视觉传感器的详细分类与各自的特点。同时,本文总结了电弧传感中关键的电信号滤波技术以及视觉传感必不可少的图像处理技术的发展现状,并对焊缝跟踪未来的研究方向提出了建议。     

CO2气体保护焊短路过渡控制技术的研究现状与展望

CO2气体保护焊因成本低、生产率高等特点,广泛应用于制造业。随着制造业节能减排的需求日益增加及汽车轻量化概念的推广,制造业对薄板焊接的要求不断提高,传统的焊接方式已不能满足其要求。CO2短路过渡焊相对于传统的焊接方式(钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、激光焊等),具有高热稳定性、低热输入、低熔深等特点,但其焊接飞溅大、焊缝成形差,从而限制了其广泛应用。CO2短路过渡焊接过程是由燃弧阶段与短路阶段组成的复杂的非线性时变系统,熔滴过渡过程决定了焊接过程的稳定性与焊缝成形的优劣。燃弧阶段熔滴在电磁收缩力、表面张力、等离子流力、金属蒸发反作用力等多种力的共同作用下长大并与熔池接触短路,同时形成稳定液桥。短路阶段,液桥在表面张力、电磁收缩力和粘滞力的作用下形成缩颈并断开。燃弧阶段的熔滴尺寸、振荡特性,短路阶段熔池的振荡特性、峰值电流都对熔滴过渡稳定性有十分重要的影响。针对短路过渡焊飞溅产生机制的研究表明,熔滴、熔池的氧化还原反应、短路前期产生的瞬时短路和短路末期液桥电爆炸是导致焊接过程不稳定及产生飞溅的主要因素。国内外众多焊接研究者针对CO2短路过渡焊熔滴过渡过程及控制技术进行了大量的研究与探索,研究工作主要分为四个方向:焊接材料成分的优化,基于焊接电源输出电信号的熔滴过渡建模及控制,基于视觉传感技术的熔滴过渡控制和基于磁控技术的CO2短路过渡焊接技术。活性焊丝和药性焊丝的推广可有效降低焊接飞溅;波控技术及衍生的CMT技术在使用小电流参数焊接时取得了优异的焊接效果;中、小电流参数条件下,磁控焊接技术可有效解决焊接飞溅和成形差问题。本文从焊丝、电源、外加磁场形式和工艺四个方面综述了国内外CO2气体保护焊短路过渡控制技术的研究现状,首先分析了CO2短路过渡焊焊接飞溅的产生机理,其次介绍了典型的CO2气体保护焊短路过渡控制技术的原理、特点和局限性,分析了不同短路过渡控制技术的特点,最后阐述了目前短路过渡控制技术在研究和应用过程中存在的问题及解决办法,并对该领域下一步发展趋势进行了展望。