TIG焊活性剂对焊缝成形的影响

活性化焊接（A－TIG焊）在90年代末期受到国外的高度重视，同传统的TIG焊（钨极惰性气体保护电弧焊）相比，在相同的规范下活性化焊接能够大幅度地提高生产率、降低生产成本。中针对不锈钢和钛合金材料，研究了在A－TIG焊中单一成分的活性剂和涂敷量对焊缝成形的影响。试验结果表明，与无活性剂的焊缝相比，活性剂CaF2,SiO2,NaF,Cr2O3和TiO3都能够有效地增加不锈钢和钛合金焊缝的 熔深，随着涂敷量的增加，焊缝熔深也相应的增加，熔宽减小。但涂敷有CaF2活性剂的不锈钢焊缝成形不好，涂敷有Cr2O3的钛合金焊缝正面熔宽没有明显的变化。在不锈钢焊接中，活性剂SiO2的作用效果最好；而钛合金的焊接中CaF2的作用效果最好。电弧收缩和熔池表面张力的变化是活性剂增加熔深的主要原因。     

基板散热作用对电弧堆焊成形中熔宽调控的影响

文中首先进行单道多层堆焊试验,得到不同厚度基板条件下的20层薄壁堆焊结构,发现薄壁结构都能在距基板7.30 mm高度以内进入熔宽稳定区域,且稳定后熔宽与基板厚度无关.结果表明,基板散热在不同高度的作用效果的不同是造成基板附近焊道熔宽产生变化的主要因素.采用三种策略对基板附近焊道熔宽进行调控并对结果进行方差分析,最佳调控策略可以使各基板条件下的方差都控制在0.24以内,其中6 mm板厚下可控制在0.02以内.根据参数调控曲线可知,基板对不同高度焊道熔宽的作用效果呈凹型曲线分布,且曲率随基板厚度的增加而增加.     

基于数学形态学图像处理的TIG焊接过程正面熔宽控制

焊接过程熔池动态特征信息获取与智能控制一直是焊接界研究的前沿课题.针对TIG焊接过程没有飞溅,熔池形状稳定、清晰的特点,以TIG焊接过程为研究对象,采用机器视觉技术获取焊接动态过程正面熔池图像点,将数学形态学中的二值理论应用于熔池图像的处理,结合模糊逻辑和比例积分微分(PID)闭环控制理论,从弧焊过程熔透质量控制的角度出发,从软件开发到硬件组成,设计了一套焊接过程图像处理及正面熔宽控制系统.结果表明,该系统可以很好地克服焊接过程中的外界干扰,保证焊缝成形的稳定,从而实现了TIG焊质量控制的目标.     

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。     

基于计算机的水下湿法焊缝成形问题分析

通过实验得到空气中和水中同样焊接工艺参数下焊接焊缝的熔宽和熔深,对比两者的不同,说明水会对焊接电弧和电弧能量产生影响。在同样的焊接工艺参数下,采用水下湿法进行焊接得到的焊缝熔宽更窄,熔深更深。随后又通过模拟得到4种焊接工艺参数条件下的焊缝尺寸数据,并与实验结果进行了对比,说明模拟方法能够较为准确的确定其焊缝形状尺寸。     

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.     

不锈钢板激光光束摆动叠焊工艺研究

采用光纤激光器和D50摆动激光头进行不锈钢板激光叠焊工艺研究,分析了5种激光光束摆动方式对焊缝成形和气孔率的影响规律,并对直线形光束摆动方式下的焊接工艺参数进行了优化。研究结果表明：相对于常规激光焊接,5种激光光束摆动方式焊接均能有效增大叠焊板结合面熔宽,并可抑制焊缝气孔的产生。在直线形光束摆动方式下,随着激光功率增大或焊接速度减小,焊缝熔深和结合面宽度均增大;随着摆动频率增大,熔深则相应减小;随着摆动振幅增大,焊缝截面形状由丁字形向椭圆形、梯形转变。当激光功率、焊接速度、离焦量、摆动振幅和摆动频率分别为3 kW、2.4 m/min、5 mm、1.5 mm和300 Hz时可获得成形好、气孔较少、剪切强度较高的叠焊接头。     

TC4钛合金焊接工艺研究

对TCA钛合金进行A—TIG焊和TIG焊,分析不同的焊接方法和焊接工艺参数对焊后钛合金熔深、熔宽和焊缝熔池区域显微组织的影响,运用了光学显微镜等,对A—TIG焊接头的力学性能、显微组织进行了分析研究。试验结果表明,和常规TIG焊相比,在相同的焊接参数下,A—TIG焊能够有效减小熔宽,显著增加熔深;A—TIG焊能够有效减少焊缝气孔数量;对于TCA钛合金的焊接,A—T1G焊比常规TIG焊具有较明显优势。     

基于ITAE的铝合金MIG焊熔宽控制仿真

针对铝合金MIG焊过程的复杂多变性,在已建立的脉冲电流占空比与焊接正面熔宽之间的动态阶跃响应辨识数学模型基础上,设计基于ITAE准则的自整定优化PID控制器,对铝合金MIG焊占空比对熔池正面宽度动态响应控制效果进行了仿真研究,并研究控制系统在随机干扰信号作用下单位阶跃响应的鲁棒性,与增量式PID控制器和鲁棒极点配置控制器的控制效果进行了对比分析。结果表明,基于ITAE准则的自整定优化PID控制器在能够满足控制精度要求的同时,也具有较快的响应速度,较好的稳定性和鲁棒性,为更好地实现铝合金MIG焊熔宽实时控制提供了理论基础。     

基于激光视觉的铝合金TIG焊背面熔宽控制技术研究

TIG焊熔透控制技术是焊接领域研究的热点技术之一。文中采用激光视觉传感器,对铝合金TIG焊背面传感熔宽控制技术进行了试验研究,开发了基于PD的控制算法,实现了6 mm厚铝合金变散热梯形试板的焊接。试验结果表明:控制后的焊缝背面熔宽均匀一致,解决了熔透控制中热惯性等关键技术,为在工业生产中普及应用奠定了基础。