TIG焊变频电流下熔池谐振检测与研究

建立基于弧光传感的试验系统,在定点电弧在连续行走电弧下,利用频率线性变化的变动焊接电流对薄钢板ＴＩＧ焊熔池进行激振,当熔池固有振荡频率同激振电流频率一致时,熔池发生谐振。通过对电弧弧光采样数据幅值提取,检测出熔池振荡特征信号并可证明为熔池谐振信号,可用于实时判断焊接熔池尺寸信息,为解决连续行爱控制开辟了一条新途径。     

TIG焊熔池外激谐振与熔透的关系

薄板TIG 焊时,利用脉动电流引起熔池振荡,当脉动电流与一定尺寸熔池自然振荡频率相同时,则熔池产生谐振,造成电弧长度及电弧电压有较大的往复变化。对电弧电压变动部分进行滤波,放大并用计算机采样,发现当熔池谐振时,电弧电压变动部分达到最大幅值,谐振后幅值很快衰减。本文以熔池谐振信号做为熔透信息进行熔透控制,给出了脉动电流电源,计算机检测系统。研究了熔透信号的变化规律及影响因素,在定点电弧及对接焊时,熔池尺寸与熔池谐振频率有较好的对应关系;以焊接电弧做为传感器,用熔池谐振频率控制熔透及熔池尺寸,有很好的重复性及较高的精度,这对解决熔透闭环自适应控制有很大的实际意义。     

快速行走TIG焊接时熔透信号的提取及分析

焊接熔池的振荡特性,可以做为焊缝的熔透信号。在脉冲电弧力作用下,熔池金属产生振荡,当电弧快速行走时,外加横向磁场控制电弧,可靠地提取出熔池振荡信号。检测发现,熔池振荡频率与熔池尺寸之间存在着良好对应关系,实验焊接速度达到200mm/min 以上.     

脉冲变极性等离子弧焊接信号的检测与分析

为了分析脉冲变极性等离子弧(variable polarity plasma arc, VPPA)焊接过程信号,通过数据采集卡与高速摄像机对脉冲VPPA焊接过程焊接电流、电弧电压、电弧形态及焊缝熔透状态进行了检测与分析。分析发现,系统输出电流均按给定变化,电弧形态也随脉冲电流变化而变化,系统运行稳定可靠。并对固定点焊接熔池振荡进行了分析,研究发现在焊点未熔透时,熔池振荡频率在75～90 Hz,而完全熔透时,振荡频率仅为15～25 Hz。因此,当熔池从未熔透转变为完全熔透时,熔池振荡频率发生突变。该现象可以应用于焊接质量在线控制,从而实现实时熔透控制。     

TIG电弧活性化焊接现象和机理研究(3)--活性化TIG焊接中的熔池表面张力测定

利用熔池振荡及熔池谐振信号的检测,以熔池自身固有振荡频率与熔池尺寸的内在关系测定熔池金属表面张力,研究了薄板ＳＵＳ３０４不锈钢ＴＩＧ焊不同熔池尺寸的表面张力变化以及活性剂对熔池表面张力的影响。实验研究方法为焊接熔池表面张力测定中的最初应用。     

等离子焊接熔池小孔尺寸的电弧信号检测

为了开发可行的实时检测等离子焊接过程中熔池小孔尺寸的传感技术,采集了对应于不同溶池小孔尺寸的电弧电压和电弧电流信号存入计算机,采用快速傅里叶变换（ＦＦＴ）和短时Ｆｏｕｒｉｅｒ变换对电弧信号进行了分析,发现位于频率区间ｆ＝２．５～３．５ｋＨｚ的电弧谱峰信号幅值的局部最大值ｐｆ随着熔池小孔尺寸的增大波动速度逐渐减慢,ｐｆ所对应的频率ｐｆｆ单调递减。在此基础上设计了合适的算法,从而得到ｐｆ和ｐｆｆ信号与     

固定点状态下TIG焊接熔深信号的检测及分析--焊接熔深检测的初步探讨

本文采用特殊的恒压焊接电源,建立了一套微计算机控制的实验装置。在TIG 固定点弧焊情况下,通过在正常焊接电流的基础上,每隔一定时间施加一瞬闻激振脉冲电流来激励焊接熔池产生振荡,然后检测电弧电压,以获得激振脉冲过后的焊接熔池振荡信号的方法,对实时测定焊接熔深作了初步探索。在对信号分析的基础上,研究了焊接熔池振荡频率与焊接熔深之间的关系,并建立了相应的数学模型——焊接熔池波动方程。利用有限差分法求解了焊接熔池波动系统的特征值问题,得到了焊接熔池振荡频率与焊接熔深之间关系的数值解.1Cr18Ni9Ti、20~3、16Mn 三种不同材料的实验结果与理论计算结果的吻合程度良好。     

连续脉冲GTAW熔池振荡频率的检测及分析

GTAW熔池振荡频率与熔池体积具有直接物理对应关系,但其振荡频率检测较为困难,尤其在连续焊接时难度很大. 为此,提出了一种用于定点及连续焊接条件下熔池振荡频率特征检测的激光视觉测量方法. 对定点及连续焊接条件下熔池振荡频率从未熔透到全熔透的变化规律进行了研究,并对其进行了分析. 结果表明,定点焊时熔池从未熔透到全熔透仅出现一种转变模式:突变模式;在连续焊接时由于电弧作用于熔池中心点的位置偏移,造成熔池表面出现了非对称振荡模式,引起频率转变出现了两种模式:连续转变模式和突变模式. 以上频率特征可用于GTAW熔透的传感与控制.     

弧光法与激光视觉法检测熔池振荡特征的对比分析

为了研究不同焊接条件下激光视觉法与弧光传感法对脉冲GTAW焊熔池振荡信号的传感效果,分别建立了相应的试验系统,并进行了提取脉冲GTAW定点及连续焊熔池振荡频率的试验,对比分析了两种方法的传感效果. 结果表明,定点焊时弧光传感法与激光视觉法都能够稳定并准确的检测出熔池振荡频率;连续焊时随着焊接速度的提高弧光法传感获得熔池振荡信号质量变差,而焊接速度的变化对激光视觉法获得熔池振荡信号质量影响较小. 因此在连续焊接条件下,激光视觉法具有更好的适应性.     

多丝CO_2焊接电弧干扰行为机理初探

多丝焊接时,由于电弧电场、磁场、热场和流场的相互作用和影响,使得电弧干扰分析异常复杂。焊接电弧的稳定性直接影响着焊接质量,而焊接电弧的稳定性是指保持电弧稳定燃烧而不产生断弧和磁偏吹。利用高速摄影技术对不同电流组合形式下的双丝、三丝CO_2焊接的电弧断弧频率和电弧干扰行为进行分析。结果表明:双丝焊接时,当引导电流大于跟随电流且相差在100A时,电弧的稳定性较好。三丝焊接的电弧断弧频率明显高于双丝焊接的电弧断弧频率;随着线能量的增大,电弧的断弧次数明显增加。当双电弧之间形成一定量的熔池"凸起",可以减小电弧之间的干扰。但当线能量过大时,熔池的流动金属过多,熔池"凸起"作用反而不利于电弧的稳定燃烧。     

Detection and analysis of weld penetration in stationary TIG arc welding — a preliminary study

Abstract

A constant voltage microcomputer controlled welding source is used for on-line detection of weld penetration. By adding an instantaneous pulse at regular intervals to the normal welding current the molten pool is excited to oscillate in stationary TIG arc welding. By analysing the signal, the relationship between the frequency of molten pool oscillation and weld penetration is studied and a mathematical model, the weld pool oscillation equation, is established. Using a finite difference equation to solve the eigenvalue problem of the molten pool oscillation, a numerical solution can be obtained. Experimental results obtained from welding 1Cr18Ni9Ti, 20 # and 16Mn steel show good agreement with the theoretical predictions.     

铝合金变极性TIG焊接电弧行为

分别采用正弦波变极性和方波变极性氩弧焊对铝合金试板进行了焊接试验,利用高速摄像机和汉诺威分析仪分别对焊接过程中变极性电弧形态及电信号进行采集分析. 结果表明,电弧电压概率密度分布和高速摄像图证实了较小焊接参数条件下正弦波变极性比方波变极性电弧稳定性差的现象. 正弦波变极性TIG电弧随EP(反极性)的增加清理宽度增加,但熔宽未增加,证明此条件下正弦波变极性TIG电弧过于发散;焊接参数较大时,随EP的增加,正弦波变极性熔宽变宽,证实正弦波变极性TIG电弧稳定性随之提高,证明了铝合金变极性TIG焊接过程中EP极性电弧产热大于EN极性电弧能量的本质特征.     

On-line quality monitoring in plasma-arc welding

Detection and analysis of the arc signals of plasma-arc keyhole welding is a promising approach for quality monitoring due to its higher productivity and lower costs. However, the development of on-line inspection techniques and feedback control is still in its infancy. In this paper, the weld voltage and current were simultaneously acquired at high speed and investigated with the aid of computers. It is shown that the overall AC power of the arc signals, especially the low frequency part (0–100 Hz) of the arc signal power spectra, varies greatly with the variation of the status of the weld pool. Two algorithms that are able to detect the behavior of the weld keyhole were developed. The experimental results indicate that the algorithms are a usable, practical method in the penetration quality monitoring of plasma-arc welding.     

P-TIG横焊根部焊道单面焊双面成形影响因素

TIG横焊打底焊作为大型汽轮机焊接转子关键制造技术之一,国外有关公司将其作为Know-How进行严格的技术封锁。文中开展了焊接工艺参数（电弧电压、焊接电流、脉冲频率和送丝速度）对P-TIG横焊单面焊双面成形影响的试验研究。结果表明,焊接电流对根部焊道单面焊双面成形的熔透性起着决定性的作用,其次是电弧电压;脉冲频率对正面焊缝成形的影响较大,而且对于抑制熔池金属的下淌倾向具有良好的效果;送丝速度和电弧电压对背面焊缝成形影响较大,当焊接工艺参数较小时,背面焊缝不能够成形。