基于全息技术的激光透射塑料焊接研究

介绍了激光透射塑料焊接及全息技术的基本原理,提出了一种基于全息原理的激光同步焊接技术。为了达到塑料微小焊缝的同步焊接,采用干涉方法记录下预知焊缝特征形状,再利用衍射方法使得焊缝图形特征再现,同时激光束光斑形状被调制为与预知焊缝形状相同。利用调制完成后的激光束对塑料进行同步焊接,得到理想焊缝与预知焊缝形状相同的结果。结果表明,此项技术适用于焊缝图形小且复杂的场合。     

基于聚类和特征检测的焊缝和钨针定位方法

钢管氩弧焊接过程中需要实时判断钨针针尖与钢管焊缝中心线是否对齐,以控制焊接质量。用肉眼判断误差较大,且效率较低。为此,提出一种基于聚类和特征检测的氩弧焊图像中焊缝中心线坐标和钨针针尖坐标位置计算方法。该方法利用幂次变换的方法增强图像对比度,用直觉模糊C均值聚类方法对图像进行二值化,用Canny算子边缘检测的方法提取图像特征,检测出钢管氩弧焊图像中的熔池、焊缝中心线以及钨针针尖位置。实验结果表明,该方法能够快速准确地定位焊缝中心线和钨针针尖位置。     

脉冲激光焊接钛合金薄板的熔池深度预测

激光焊接过程产生的焊斑熔深直接影响焊接质量。激光焊接过程复杂,影响因素众多,许多参数难以量化。以TC4钛合金薄板为实验样品进行脉冲激光焊接实验。通过声波频谱减法对采样的声频信号进行降噪处理,并分析了声频信号的时域和频域特征,找到了声频信号和焊斑熔深的关系。采用径向基函数神经网络对钛合金薄板焊接过程的焊斑熔深进行预测。神经网络以声压强偏差、频带功率、激光功率和焊接速度作为输入。实验证明,在不同激光功率下该方法可准确预测焊斑熔深。     

激光填丝焊接焊缝成形质量控制系统研究

研究了激光填丝焊接中相关的工艺参数对焊缝成形质量的影响。比较了对接间隙宽度发生变化时控制送丝速度或焊接速度两种情况下获得焊缝成形的质量。结果表明,间隙较小时调节送丝速度较好,间隙宽度较大时则调节焊接速度为佳。针对高精度焊接条件下焊缝成形质量控制要求,设计了一套以80c51单片机为核心的双单片机系统,该系统在焊接过程中可根据坡口间隙宽度选择性地实时调节送丝速度或焊接速度,以保证激光填丝焊接全过程获得良好的焊缝成形质量。     

Electrode sticking during micro-resistance welding of thin metal sheets

The electrode sticking mechanism and factors affecting the sticking, including welding current, weld time, electrode tip coating, electrode force and electrode spacing, were studied during micro-resistance welding of very thin nickel-plated steel to nickel sheets in the assembly of a cell-phone battery package. The results indicated that electrode sticking was caused by local metallurgical bonding between the electrode and the nickel-plated steel sheet. The sticking force was proportional to the total area of the local bonds and to the bonding strength between the electrode and sheet. Reducing welding current and weld time, and increasing electrode force and electrode spacing were found to reduce electrode sticking. Welding electrodes with tips coated with TiC metal matrix composite were tried as an alternative to the regular CuCrZr electrode and were found to be more resistant to sticking.     

基于无线遥控与视觉跟踪的焊接控制系统

为解决焊接工程现场有线示教器操作不便、传统模板匹配方法受电弧与飞溅干扰而导致跟踪稳定性差等问题,设计了一种基于无线遥控与视觉跟踪的焊接控制系统。首先,设计了包含视觉单元、控制单元和执行单元的嵌入式PC无线控制系统,实现图像采集处理和焊缝跟踪偏移信息计算,并控制焊机机器人执行相应的动作。然后,采用了粒子滤波跟踪算法进行焊缝跟踪,该算法通过粒子滤波对图像大目标区域进行搜索,减少焊缝位置发生突变或焊缝图像缺失时跟踪失效的问题,确保视觉单元能够在强烈噪声干扰下快速、准确地识别焊缝特征位置。焊接测试结果表明,本系统纠偏误差小于0.12 mm,且操作方便、稳定性好、纠偏精度高、焊接表面成型质量良好,满足管道焊接的工艺要求。     

基于3D激光扫描传感器的焊缝区域跟踪方法设计

一般二维数据传感器在智能焊接领域应用中,跟踪焊缝区域时,焊接枪抖振会导致跟踪误差大的问题,提出基于3D激光扫描传感器的激光焊缝自动跟踪方法,应用3D激光扫描传感器获取到完整的激光焊缝3D位置数据。对采集到的焊缝位置信息展开全局最优解处理,提取激光焊缝的相关特征。对激光焊缝跟踪相关的距离特征进行分类处理:设计模糊跟踪算法,利用基本论域方法建立目标边缘特征模型,调整激光焊缝隶属度参数,实现目标融合特征分类。在激光焊缝特征分类的基础上,利用变论域理论提高焊接跟踪控制准确率和焊缝成形检测效率,完成焊缝区域的控制跟踪,实现无人化焊接。实验结果表明:这种方法在减小跟踪误差中有明显的效果。     

基于视觉的微细对接焊缝检测方法

本文将机器视觉和图像处理技术融入到紧密对接焊缝的检测系统中,提出一种采用LED光源照明的焊缝检测方法。第一步采用Canny算法对焊缝进行边缘处理,第二步采用概率Hough变换提取焊缝中心线。实验结果表明,该方法鲁棒性强,可以精确检测出焊缝中心线,达到了期望的检测精度,解决了微细对接焊缝检测问题,结果令人满意。     

Development of automated real-time data acquisition system for robotic weld quality monitoring

The lack of reliable non-contact, non-destructive, online sensors with the ability to detect defects as they form and with the capacity to operate at high temperatures and in harsh environments is a big obstacle to fully automated robotic welding. This paper presents a non-contact automated data acquisition system for monitoring a robotic gas–metal arc welding process based on laser ultrasonic technology. While a robot welds between two 1040 steel strips, a Nd:YAG Q-switched pulse laser generates ultrasound on one side of the weld by ablation, and a non-contact electro-magnetic acoustic transducer (EMAT) placed on the opposite side of the weld detects ultrasound transmitted through the weld bead. Ablation is employed because high temperature specimens require strong signals to compensate for attenuation within the bulk of the material. The data is then analyzed to determine the time required for ultrasound to travel from the laser source to the EMAT, termed as the time of flight (ToF). When experimental ToF is compared to theoretical ToF, it is determined that surface waves are detected by this system. Therefore, this system can measure weld bead reinforcement distance. In most cases, weld bead geometry is an indication of the weld quality, and can be used as feedback to control a welding process.     

钛合金薄板激光焊接参数的多目标优化

激光焊接过程产生的焊斑熔深和热影响区宽度直接影响焊接质量。激光焊接过程复杂,影响因素众多,许多参数难以量化。本文以TC4钛合金薄板为实验样品进行脉冲激光焊接实验。利用两个径向基函数神经网络分别预测焊斑熔深和热影响区宽度。将上述两个径向基函数神经网络作为多目标优化算法的目标函数,以提高焊接熔深并减小热影响区宽度。通过模拟退火算法寻求多目标优化所得的非劣解集中的最优解。实验证明,该方法可有效平衡激光焊接过程的焊斑熔深和热影响区宽度。     

螺柱焊机电气控制系统的设计与功能优化

为了实现大直径螺柱焊的自动化,提出了一种基于三菱可编程控制器MELSEC IQ-F驱动伺服电机驱动系统以及气动装置的自动化螺柱焊系统,在详细分析螺柱焊确定自动焊接的过程,给出系统整体实现方案.给出了三台PLC控制11台伺服电机的的拓扑图.给出单工位工作时的系统的动作顺序图,提供了一个良好的操作界面.经实际运行证明设计可行.针对焊接中弧偏吹现象、焊缝受材料及外界干扰等现象,采取齿型双铜极来实现左右电极接触面相等,提升焊接效果,加装软橡胶实现自动纠正接触面不平等情况,产品经厂家使用证明,焊接的产品达到了企业的要求,极大的提升了焊接的质量和工作效率.     

基于遗传算法-响应曲面方法的激光透射焊接聚碳酸酯工艺的多目标优化

采用旋转中心复合设计进行激光透射焊接热塑性聚合物的试验规划,运用响应曲面法建立焊接工艺参数和焊接强度、焊缝宽度的关系模型,采用满意度函数和遗传算法相结合,对焊接强度、焊缝宽度和焊接成本进行了多目标优化及优化结果的验证。结果表明,优化的预测结果和实验结果取得了较好的一致性,可以为提高焊接质量和降低生产成本提供有效的指导。     

激光焊接过程温度场的模拟

激光焊接是一个快速而不均匀的热循环过程,准确地认识焊接热过程,对焊接结构力学分析、显微组织分析以及最终的焊接质量控制具有重要意义.在计算机模拟过程中,利用高斯热源模型,采用ANSYS的APDL语言编写子程序,运用离散的思想,利用多步循环来实现对激光焊接过程的模拟,得到相应的温度场分布、当量应力场分布.从模拟结果可看出,激光焊接过程温度场呈椭圆分布,焊缝区的当量应力比焊前有所提高.     

Low-Voltage Percussion Welding

The requirement for new and better connecting techniques in the assembly of telephone apparatus has promoted increased use of welding. A low-voltage percussion welding process has been developed to a stage of reliability and quality which makes its utilization attractive for selected applications. The process is a direct capacitor discharge arc method in which the weld energy is closely controlled by the capacity included in the welding circuit, the voltage to which the capacitors are charged, and the duration of the arc as regulated by the mechanical parameters of the welding device. The low charging voltage is inherently safe to personnel and permits welding both electromechanical and most semiconductor devices without danger of electrical damage. In addition, the short weld time interval of 200-300 microseconds limits heat transfer to such a minute value that the process is particularly attractive for connecting heat sensitive devices. The process currently is applied to weld leads to resistor caps, weld leads to dry reed switches, weld capacitors and resistors to fabricated network circuit boards.     

高功率光纤激光非熔透焊接5A06铝合金

为了解决高功率光纤激光非熔透焊接5A06铝合金过程中,焊接熔深的控制、合金元素的烧损、焊缝表面质量的改善等方面难以兼顾的问题,采用固定激光功率和正面焊接保护气的方法,通过改变单一焊接参量,研究了焊接速率、离焦量、搭接板间间隙的变化对焊缝表面质量的影响,并对焊缝内部镁元素的分布规律进行了理论分析和实验验证。结果表明,焊缝的硬度与镁元素的分布相一致;由于熔合线附近晶粒细化和母材镁元素扩散的共同作用,使熔合线附近的硬度高于其它部位;优化参量后的非熔透激光焊接头强度大于电弧铆焊接头,间隙为0.2mm的时候,激光焊接头强度最大,为母材抗拉强度的68.1%。这一结果对指导工业中的铝合金非熔透激光焊接是有帮助的。     

CO2激光-MIG同轴复合焊方法及铝合金焊接的研究

激光电弧复合焊接因其焊接效率高、间隙适应性好、焊缝成分和性能可控等优点正在成为工业生产中最重要的激光焊方法。与目前常用的旁轴激光电弧复合焊相比,激光电弧同轴复合可以在工件表面提供对称热源,焊接质量不受焊接方向影响而适于三维焊接。本论文介绍了作者研制的CO2激光与脉冲MIG同轴复合焊系统,以及用该系统进行的铝合金复合焊接实验。对焊接过程中的基本物理现象进行了观察和分析,测定了焊缝的熔深、熔宽和焊缝断面。结果显示,同轴复合焊可以提高电弧稳定性、提高熔化效率和改善焊缝成形。     

HR-2钢薄壁件激光热导焊研究

探讨了HR-2抗氢不锈钢制薄壁件的激光热导焊方法,研究了激光热导焊接HR-2抗氢不锈钢制薄壁件的工艺参数,分析了焊缝焊深的波动情况及影响焊深波动的因素,提出了有效的焊深波动控制措施.结果表明,采用降低焊接速度和焊前预热等措施,可以突破CO2激光热导焊接HR-2抗氢不锈钢的熔深极限,并且可降低焊深波动;在规范参数和工艺方法选择合适的情况下,激光焊接HR-2抗氢不锈钢薄壁件,可达到焊深≥0.25mm、焊深波动控制在±10%的范围以内、焊缝内部质量及表面成形质量优良的焊接要求;但焊缝质量受激光对中点和点焊点的影响很大,应尽量避免采用激光对中及点焊.     

激光-电弧复合焊接工艺参量的研究进展

激光-电弧复合焊接足近几年在国际上得到迅速发展和廊用的焊接前沿新技术,是材料优质高效连接的最佳熔焊工艺.激光-电弧复合焊接结合了激光焊和电弧焊两种工艺,影响焊接过程的参量较多,而这些因素的设置对焊接过程的稳定性、焊接接头的质量都有重要影响.从激光器类型的选择、辅助电源类型的选择、焊接方向、激光离焦量、激光-电弧之间距离...     

6005A激光-MIG复合焊接头组织及力学性能研究

为了研究高强度铝合金的焊接性能,了解激光与金属惰性气体(MIG)之间的相互作用机理,进一步优化焊接工艺参量, 采用光纤激光器与MIG复合焊焊机对3mm厚6005A铝合金进行了复合焊接试验研究。结合焊缝形貌、接头的力学性能等,分析了工艺参量对焊缝质量的影响规律。结果表明, 采用激光-MIG复合焊接6005A,在合适的工艺参量下,可以实现表面成形良好的接头;焊缝中的物相主要由-Al固溶体和弥散分布在基体中的第二相Mg2Si组成;焊缝区的显微硬度明显低于热影响区和母材的显微硬度,接头的断裂处发生在焊缝区,这是由于焊接热循环导致焊缝区组织粗化与气孔缺陷所致,接头的断裂形式为韧性断裂,断裂处呈现大量的韧窝,接头的抗拉强度为251.52MPa,可以达到母材的89.19%。焊接质量符合工程需要。