弧焊熔滴过渡的高速摄像与电信号测试分析

针对焊接熔滴过渡频率高、难以观察的特点,以焊接电流、电弧电压、熔滴过渡图像为信息源,建立了高速摄像与电信号小波分析系统,论文阐述该系统的构成并分析系统构建中的关键技术,利用该系统对自行研制的脉冲MIG焊电源熔滴过渡信号进行了测试与分析。结果表明,脉冲MIG焊短路过渡发生时,电弧电压信号、弧焊电流信号发生突变,有明显的特征变化,可直接用于过程控制;而射流过渡、射滴过渡发生时,电弧电压信号、弧焊电流信号变化平稳,没有明显的特征变化,可通过提取熔滴特征信息用于过程检测和质量控制。     

脉冲参数对脉冲DE-GMAW熔滴过渡影响的建模及仿真

针对铝-钢等现有焊接方法效率低、成本高等缺点,提出了一种低成本、热输入精确可控的脉冲旁路耦合电弧MIG焊(DE-GMAW)焊接方法.建立了脉冲旁路耦合电弧MIG焊数学模型,从焊丝熔化模型和电磁不稳定收缩模型仿真研究脉冲参数对熔滴过渡的影响规律.结果表明:在脉冲旁路耦合电弧MIG焊过程中,在主路平均电流和旁路平均电流不变的情况下,随着主路或旁路峰值电流的增大、脉冲占空比的变大,熔滴过渡频率会变大,更有利于脉冲旁路耦合电弧MIG焊熔滴的过渡,而且峰值电流对熔滴过渡的影响力要大于脉冲占空比.     

脉冲参数对脉冲MIG焊焊接行为的影响

针对自行开发的软开关逆变电源,设计了一个工艺实验平台,用于研究脉冲参数对脉冲氩弧(MIG)焊熔滴过渡的影响规律.实验根据一脉一滴的原则,通过改变峰值电流、峰值时间、基值时间,采用小波分析仪采集焊接过程的电流电压信号,并用高速摄像机获取熔滴过渡图像,结合两者处理结果进行分析.结果表明,脉冲参数直接影响熔滴过渡过程,峰值电流和峰值时间之积对熔滴过渡影响显著,基值时间和基值电流对熔滴过渡影响不大.     

铝合金AC-P-MIG焊接电弧行为及熔滴过渡过程

为了研究交流脉冲熔化极气体保护焊（AC P MIG）焊接过程中电弧形态特征及熔滴过渡控制,采用基于LabView的数据采集系统与高速摄像拍摄系统对焊接过程中电信号、电弧形态及熔滴过渡过程进行同步采集与拍摄.研究过程显示,焊丝为负极性（EN）阶段时电弧左右摆动并“上爬”越过熔滴而包裹焊丝,从而加速焊丝的熔化;焊丝为正极性（EP）阶段时电弧形态为典型的“钟罩形”,在脉冲阶段亮度与面积达到最大.熔滴在EN阶段长大速度加快,并在脉冲下降沿发生熔滴过渡.研究结果显示,EN与EP极性的交替变化,有利于降低电弧等离子流力及电弧对熔池的作用,控制合适的EN比率可以得到较快的焊丝熔化速度与较浅的熔深;控制脉冲阶段电流和时间可以实现稳定的一脉一滴过渡方式.     

焊接参数对铝脉冲MIG焊亚射流过程控制的影响

运用亚射流过渡自适应控制思想进行了铝脉冲MIG焊工艺试验,研究了焊接参数对铝脉冲MIG焊亚射流过渡的影响.通过工艺试验对焊接电流与电压的时基瞬时波形、相平面图和熔滴过渡的高速摄像进行了研究,验证了选择合适的电压上下限、送丝速度等焊接参数可以将脉冲MIG焊的电弧控制在亚射流过渡区,较好解决了亚射流过渡区范围窄、不易控制的问题.不合适的参数选择会导致射流过渡、短路过渡,甚至大滴过渡,从而影响焊接过程和焊接质量.     

大电流GMAW的熔滴过渡行为及控制

具有稳定熔滴过渡过程的单丝大电流GMAW(熔化极气体保护焊)焊接方法拥有其他高效GMAW焊接方法不可取代的优势.通过采集大电流GMAW的熔滴过渡高速摄像和焊接电流电压信号,对比分析了大电流MIG(熔化极惰性气体保护焊)和MAG(熔化极活性气体保护焊)焊接过程中不同的熔滴过渡行为,分析了焊接电流和保护气体成分对熔滴过渡频率的影响.结果表明:大电流MIG焊接熔滴过渡形式为单一的旋转射流过渡,且旋转频率随着焊接电流的增大先减小后增大;大电流MAG焊接熔滴过渡形式为摆动和旋转射流混合过渡,且摆动过渡频率会因为液流束与熔池接触短路而增大;外加磁场能够改变大电流GMAW液流束和电弧的旋转方向,减小旋转角度,这一发现为400 A以上稳定单丝高效GMAW焊接工艺的研发提供了新思路.     

脉冲MIG焊控制方法的现状

针对脉冲MIG焊控制方法的现状进行了介绍,主要包括:脉冲MIG焊电弧的开环控制;Synergic脉冲MIG电弧控制系统;脉冲MIG焊弧长反馈闭环控制系统;脉冲MIG焊弧长反馈闭环控制系统;QH-ARC103控制法;等熔深控制技术;弧长非线性处理方法.针对GMAW-P焊接过程,展开脉冲电流、熔滴过渡及弧长的数字控制研究,对改善GMAW-P焊接工艺,提高GMAW-P焊接质量,扩大GMAW-P的应用范围有着现实的意义.     

熔化极气体保护焊熔滴过渡光谱信号的品质

基于对电弧光谱动态特征的认识，在实验的基础上获得了不同过渡形式下熔滴过渡的光谱信号，通过与电弧电信号和电弧光强信号的对比，发现以光谱信号检测熔滴过渡，具有工艺适应性宽、信号强度大和信噪比高等优点，因此可以认为光谱信号具备最佳的信号品质。     

铝合金脉冲MIG焊动态特性自适应控制

铝合金因其独特的物理性质。在引弧短路与熔滴过渡短路、脉冲峰值阶段与脉冲基值阶段对脉冲熔化极惰性气体保护(MIG)焊有不同的动特性要求．据此提出了焊接过程中根据不同的焊接状态输出不同的动特性。满足铝合金MIG焊对动特性要求．采用短路电流控制器和动态电子电抗器。实现了脉冲MIG焊动态特性的自适应控制．具有动态特性自适应控制的脉冲MIG焊机引弧成功率高、电弧挺度好、飞溅小和焊缝成形美观．     

脉冲MIG焊熔滴过渡阶段的波形控制

在自行研制的软开关逆变电源上改变脉冲MIG焊的控制波形,在电流波形的下降沿增加熔滴过渡阶段,以实现焊接过程的稳定可控.通过小波分析仪采集并统计瞬时电流、暂态电压、动态电阻、瞬时能量、电流电压概率密度分布等数据,考察了熔滴过渡电流和过渡时间对焊接质量的影响.实验结果表明:增加熔滴过渡阶段有助于实现焊接过程的稳定可控;过渡电流较小时,能量不足,易出现短路过渡、焊接不稳定等现象;过渡电流接近峰值电流时,焊接情况与普通脉冲MIG焊类似,达不到波形控制的目的;过渡电流不变时,焊接质量随着过渡时间的增加而提高,当过渡时间为7ms时焊接效果理想,随着时间的进一步增加,过多的能量使熔滴过渡不规则,焊接质量开始降低;本实验条件下的最佳工艺参数为熔滴过渡电流160A、过渡时间7ms.     

脉冲MIG焊熔滴过渡阶段波形控制研究

在自行研制的软开关逆变电源上改变脉冲MIG焊控制波形,在电流波形的下降沿增加熔滴过渡阶段,实现焊接过程的稳定可控。通过小波分析仪采集并统计了瞬时电流、电压、动态电阻、瞬时能量、概率密度分布等数据,对焊接过程进行了客观分析和评定。实验结果表明：增加熔滴过渡阶段有助于实现焊接过程的稳定可控。过渡电流较小时,能量不足,易出现短路过渡,焊接不稳定等现象;过渡电流接近峰值电流时,焊接情况与普通脉冲MIG焊类似,达不到波形控制目的。过渡电流不变,焊接质量随着过渡时间的增加而提高,当焊接时间为7ms时焊接效果理想,随着时间的进一步增加,过多的能量使熔滴过渡不规则,焊接质量开始降低。熔滴过渡电流为160A、过渡时间为7ms是本实验条件下的最佳工艺参数。     

双丝间接电弧氩弧焊的熔滴过渡形式

采用氙灯背光高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧氩气保护焊的熔滴过渡进行了研究。结果表明：双丝间接电弧氩弧焊正、负极的熔滴过渡形式并不完全相同,根据正、负极熔滴过渡形式的不同组合将熔滴过渡分为大滴—大滴过渡,射滴—大滴过渡,短路过渡,射滴—射滴过渡,射流—大滴过渡,射流—射滴过渡及射流过渡7种类型。在焊接过程中以射流过渡及射流—射滴过渡为主。双丝间接电弧氩弧焊主要靠电弧热量及熔滴携带热量熔化母材,熔滴过渡方向与电流流动方向不同,正、负两极熔滴同时过渡,两极的过渡频率、尺寸有所不同。     

脉冲TCGMAW电流频率对熔滴过渡与焊缝成形的影响

基于所建立的高速摄像与电信号检测系统,对高速脉冲双电弧共熔池MAG焊在不同脉冲电流频率下的熔滴过渡过程进行了观察,并就频率变化对熔滴过渡方式以及焊缝成形质量的影响进行了研究.结果表明:在实验所采用的焊接规范下,脉冲电流频率较高( 140 Hz)时,前丝熔滴过渡方式为射滴过渡,而后丝熔滴过渡方式为射流过渡;脉冲电流频率较...     

基于电弧声ARMA双谱分析对熔滴过渡类型SVM模式识别

运用电弧声对熔滴过渡模式进行识别,获取不同熔滴过渡的电弧声信号,利用ARMA双谱对不同熔滴过渡的电弧声进行分析,并提取其特征向量,采用支持向量机(SVM)方法对所获得的特征向量进行模式识别,由此成功地识别了各种熔滴过渡类型.     

基于PFM平均电流调节的脉冲MAG焊熔滴过渡控制

一脉一滴熔滴过渡形式是脉冲MAG焊熔滴过渡的最理想过渡形式。根据脉冲MAG焊一脉一滴熔滴过渡的要求，采用峰值阶段恒流和基值阶段恒流实现电源外特性，针对两阶段恒流外特性等速送丝条件下弧长的控制问题，通过PFM调节方式实现平均电流的调节，从而调节焊丝熔化速度，解决一脉一滴熔滴过渡过程中弧长的控制问题。试验结果表明所设计的PFM平均电流调节系统能实现良好的脉冲MAG焊一脉一滴熔滴过渡，焊接过程稳定，焊缝成型美观。     

脉冲参数对脉冲MIG焊焊接行为的影响研究

针对自行开发的软开关逆变电源,设计了脉冲参数影响规律研究的工艺实验平台。实验根据一脉一滴的原则,改变峰值电流、峰值时间、基值时间,采用小波分析仪采集焊接过程的电流电压信号,并用高速摄像机获取熔滴过渡图像,结合两者处理结果分析表明,脉冲参数直接影响熔滴过渡过程,峰值电流和峰值时间之积对熔滴过渡影响显著,基值时间和基值电流对熔滴过渡影响不大。     

焊接电弧中电磁力的分析

在电焊过程中,焊接电弧中产生的电磁力对焊缝的熔深,熔池的搅拌,熔滴过渡以及焊缝成形等都有直接影响。本文分析了电弧中电磁力对焊接过程中熔滴过渡的影响,并且讨论了:(1) 圆柱形固态焊条内电磁力;(2) 球形液态熔滴内电磁力在几种情况下对熔滴向熔池过渡的影响;(3) 圆台体气态电弧内电磁压力的作用。     

CO_2气体保护焊短路过渡过程与电参数的关系

用计算机控制的高性能数据采集系统对 CO2 焊短路过渡过程的电参数进行了研究 .分析认为可利用电弧电压来指示熔滴短路及电弧复燃 ,利用电弧电压的微分来指示液体小桥缩颈 ,为 CO2 焊短路过渡实时控制奠定了基础 .     

CO2气体保护焊短路过渡过程与电参数的关系

用计算机控制的高性能数据采集系统对CO2焊短路过渡过程的电参数进行了研究，分析认为可利用电弧电压来指示熔滴短路及电弧复燃，利用电弧电压的微分来指示液体小桥缩颈，为CO2焊短路过渡实时控制奠定了基础。     

埋弧焊熔滴过渡试验研究

针对电弧焊中的熔滴过渡行为直接影响焊缝成形及质量,埋弧焊中的电弧现象及熔滴过渡行为因被掩埋在焊剂层下而不可见等问题进行试验研究,利用不锈钢管建立拍摄通道,借助高速摄影系统拍摄埋弧焊熔滴过渡影像,利用汉诺威弧焊分析仪采集电信号波形,通过分析高速摄影图像和电信号概率密度分布曲线及波形,对埋弧焊熔滴过渡行为作出判断.结果表明:随着焊接电流的增大,埋弧焊中依次出现了无短路、小电流短路和大电流短路三种渣壁过渡行为,且大电流时出现了弧桥并存现象.