高压水下环境旋转电弧焊接的断路临界频率分析

在搭建高压水环境旋转电弧焊接硬件平台进行试验的基础上,得到高压舱中焊接电流和电弧电压的信号波形,对其进行了统计分析,从中可以发现大量的短路过渡．通过建立坡口扫描单元的数学模型、逆变电源模块的数学模型、动态电压负载模型、弧长变化模型、液桥行为模型各子块模型,在大系统范围内建立了高压水环境下旋转电弧传感焊接模型．结合与高压水环境旋转电弧试验所得焊接信息,在设定焊接电流和电弧电压不变的情况下,研究了旋转电弧传感器的旋转频率对高压水环境焊接过渡过程的影响．结果表明,当坡口为一定时,旋转频率由20Hz减少至13Hz再减少到10Hz时,断路现象逐渐减少．以此得到高压水下应用环境下,旋转电弧传感器焊接的断路临界频率．     

基于旋转电弧传感器的水下电弧焊信号处理

为了去除旋转电孤传感器于水下电弧焊的电流信号中的干扰,提出了小波滤波和中值滤波的组合滤波方法.介绍了基于旋转电弧传感器的水下电弧焊接系统,分析采集到的水下焊接电流信号的特征,从理论上论证小波变换应用在水下电弧焊接信号去噪的可行性.利用Matlab中小波工具箱对实际采集到的电流信号进行小波滤波分析,选取合适的小波基.对滤波后信号,存在的水下焊接中短路过渡和断孤的干扰,采用中值滤波的去噪方法.实验证明:小波滤波和中值滤波组合的方法能更有效地抑制干扰,并保留有用的水下焊接电弧信号特征,处理时间满足实时性要求.     

摆动电弧窄间隙GMAW熔滴过渡规律

研究摆动电弧窄间隙焊接中的熔滴过渡规律是深入理解该焊接方法的重要基础,由于受到电弧摆动、窄间隙坡口的影响,摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡比常规焊接更加复杂.采用高速摄像系统及焊接电信号采集系统成功地对摆动电弧窄间隙GMAW的熔滴过渡过程进行观测研究,揭示了摆动电弧窄间隙GMAW的熔滴过渡特性,分析了摆动参数、焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,由于焊丝在坡口之间的摆动改变了焊丝与侧壁之间的距离,引起了焊接电弧长度的变化,促使焊接电流发生了波动,从而导致了摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡的规律性变化.     

旋转电弧传感器焊缝跟踪信号的采集与处理

信号的滤波处理是基于旋转电弧传感器焊缝跟踪系统的重要环节,考虑到焊接电流信号易受到外界噪声的干扰,提出了一套新的组合滤波法,包括改进的最小值滤波法、自适应中值滤波法、加权平均滤波法以及均值滤波法,对采集得到的电流信号进行滤波处理介绍了基于旋转电弧传感器的轮式移动焊接系统,分析了采集到的焊接电流信号的特征,从理论上论证了这套组合滤波法去噪的可行性,并利用Matlab进行仿真.结果表明,这套组合滤波方法使焊接电流波形得到明显改善,保留了电弧信号特征,提高了焊接电流信号的信噪比,满足了实时性的要求,并为偏差信息的提取提供了依据.     

短路过渡CO2焊电弧能量的检测与分析

为了分析短路过渡电弧的焊接过程和探讨电弧能量对焊接稳定性的影响,设计了短路过渡电弧电参数检测系统.采用该系统对两种波控条件下的短路过渡CO2焊的电弧电压和焊接电流进行检测,并采用Matlab软件对这两种电弧短路阶段和燃弧阶段的能量分布进行统计分析.结果表明:在短路过渡CO2焊过程中,短路阶段这两种波控电弧的能量都较小,能量控制影响飞溅和焊缝外观,而在燃弧阶段分阶段控制能量有利于提高焊接过程的稳定性,改善焊缝成形.     

基于粒子滤波的焊接电流信号降噪处理

针对旋转电弧传感器获得的焊接电流信号不仅包含有焊缝坡口信息,同时受到了许多非线性非高斯噪声干扰,如在焊接过程中熔滴飞溅、短路过渡、焊接电源不稳定、送丝速度不均匀等干扰,提出了基于粒子滤波的焊接信号降噪方法。首先建立了不含噪的焊接信号的数学模型,将其作为粒子滤波的状态方程;然后提取背景噪声,将其和状态信号一起作为观测信号即观测方程,据此对原始真实信号进行估计,得到降噪后的信号,把降噪问题转化成在状态空间模型下的滤波问题,把粒子滤波降噪思想应用在焊接电流信号的降噪处理,获得了比较理想的效果。     

旋转电弧机器人V形坡口焊缝跟踪模型与仿真

通过建立旋转电弧传感器扫描V形坡口焊缝时焊枪空间姿态数学模型，提取焊枪三维信息，根据V形坡口焊缝特点，推导出焊枪纠正偏差后ABB机器人的工具坐标系相对于基坐标系的变换矩阵，结合机器人逆运动学，建立了ABB机器人对V形坡口焊缝跟踪纠偏的数学模型，并针对该模型的求解提出了一种渐进粒子群优化算法，利用LABVIEW并结合该算法对该模型进行仿真分析，得出了左右、高低跟踪偏差. 结果表明，模型具有准确性、有效性以及该算法的高效性，为旋转电弧传感器与ABB机器人相结合对V形坡口焊缝进行自动焊接提供了理论依据.     

窄坡口MAG焊摆动宽度对电弧行为特性的影响

以窄坡口焊枪摆动数学模型和焊丝熔化模型为基础,建立窄坡口MAG焊枪摆动系统的电弧长度数学模型。进行射流过渡和短路过渡条件下不同焊枪摆动宽度的焊接试验。通过高速摄像系统得到电弧和熔滴图像,分析焊枪摆动宽度对电弧和熔滴过渡的影响。利用建立的数学模型模拟电流、电压和弧长随时间变化的规律,对焊枪摆动宽度为3 mm时的短路过渡焊接试验中的电弧和熔滴现象进行理论解释。研究发现,在侧间距(焊丝到侧壁的距离)为0~0.5 mm时,电弧燃烧稳定,熔滴过渡平稳,焊缝质量良好。     

CO_2气体保护焊电弧稳定性评价指标研究

本试验采用汉诺威焊接质量分析仪对电弧电压和焊接电流信号进行采集,并自动生成电压电流波形图、电弧电压和焊接电流的概率密度分布图(PDD图)及短路时间、燃弧时间、加权燃弧时间、短路周期的频次分布图(CFD图),并分析电弧过程的电特性,找到熔滴过渡以及焊缝成形的主要影响因素。结果表明:电弧电压和电流对短路过渡有明显影响。电弧电压影响电弧稳定性、飞溅大小、焊缝熔宽等。电压偏低,过渡过程不稳定,飞溅较大;电压偏高,将会出现混合过渡;当电弧电压在18V时,电弧稳定性较好。焊接电流影响焊丝熔化速度、过渡频率、飞溅大小、焊缝质量等。电流偏低,出现断弧现象,焊缝成形差;电流过高,飞溅大,电弧不稳定,出现无效短路;焊接电流在160 A左右焊接电弧较稳定,飞溅少,焊缝成形好。     

旋转电弧横向GMAW接头组织及成形特点

旋转电弧横向GMAW可以很好地控制横向焊接时熔池下塌.由于旋转电弧的引入,在相同焊缝长度以及速度下,焊丝运动的轨迹增加,这样就会降低焊接热输入,从而降低焊缝下塌的趋势;另一方面,由于电弧的旋转,使得原本只作用在坡口中心的电弧力分散在坡口内的各个区域,使得电弧力可以抵消上坡口附近熔池金属的重力,抑制其下塌.文中对旋转电弧横向GMAW接头组织及成形进行了研究,发现了由于电弧旋转所产生的接头成形不对称这一特点,并对其产生的原因及机理进行了阐述和分析.     

CO2半短路过渡焊电弧电压自寻优智能控制

针对细丝短路过渡焊,采用以实现最高短路过渡频率为目标的自寻优模糊控制,可以使电弧电压与唯一设定值焊接电流形成优化匹配获得最高短路过渡频率,达到稳定熔滴过渡、减少飞溅和改善成形的目的.但试验发现这一控制策略用于半短路过渡焊,则无论电流选多大,电弧电压常维持在20V左右,所焊焊缝熔宽窄,余高大,熔深浅.显然,对于半短路过渡焊的电弧电压仍采用以实现最高短路过渡频率为寻优目标的控制策略是不够全面的.针对这一情况,研制了一种以可编程控制器(PLC)为核心器件,通过自主开发软件自动实现对半短路过渡焊电弧电压寻优的智能控制.系统以实现较高短路频率和较长燃弧占空比为复合寻优目标,对电弧电压进行优选法和变步长法分段自寻优,寻优后的电弧电压与设定的焊接电流形成优化匹配,获得稳定的半短路过渡过程.     

基于焊条自动焊的不锈钢焊条工艺性研究

焊条电弧稳定性是影响其工艺性的主要因素,为避免焊条电弧焊因焊工技能差异对电弧稳定性评价造成影响,导致难以对焊条本身工艺稳定性做出真实、客观评价,基于焊条自动焊机器人,通过电弧分析仪对E308L-16焊条焊接电参数进行测试,同时结合高速摄像等同步检测平台,提取与熔滴过渡形态相关的特征信息,进行E308L-16焊条电弧稳定...     

YAG/MAG激光电弧复合焊工艺研究

利用YAG激光焊头和MAG焊枪旁轴复合进行了1Cr18Ni9Ti不镑钢的激光电弧复合焊工艺研究。研究表明：影响复合焊过程的主要工艺参数有激光功率、焊接速度、焊接电流、电弧电压、激光焦点位1、两热源的间距和相对于焊接方向的排列方式等；在一定的焊接工艺条件下所研究的YAG／MAG复合焊具有协同效应。电弧参数测试也表明，当激光与电弧复合的协同效应存在时，复合焊电流高于电弧焊，而电弧电压降低；若电弧采用过大的焊接电流与激光复合，尤其是在较低的焊接速度时，复合焊过程体现不出协同效应．复合焊熔深反而低于激光焊熔深。复合焊激光焦点位置变化对电弧稳定性和熔宽影响小，但获得最大熔深的焦点位王不同于激光焊。激光前置焊比激光后置焊获得的熔深大，两种条件下均在两热源闻距为0.5mm时熔深最大。     

Synthetically quantitative evaluation function of characteristic parameters on CO_2 arc welding process

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣＯ2 ｓｈｉｅｌｄｅｄａｒｃｗｅｌｄｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｗｅｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ,ｌｏｗｅｒｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄａｎｔｉ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ,ｂｕｔｉｔｈａｓｔｈｅｓｈｏｒｔａｇｅｓｏｆｔｏｏｍｕｃｈｓｐａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄｕｎｓａｔｉｓｆｙｉｎｇｗｅｌｄｉｎｇｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｈａｔｒｅｓｔｒａｉｎｉｔｓｆｕｒｔｈｅｒｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ .…     

波控CO_2焊短路过渡过程的计算机仿真及试验

提高CO2 焊工艺性能、减少飞溅的有效方法之一就是通过改进焊接电源设备 ,对电弧及熔滴过渡行为加以控制。本文在确定了短路过渡的合理的瞬时电流特征的基础上 ,提出了CO2 焊短路过渡过程的AWP (Adaptingweldingphysicsprocess)波形控制思想 ,利用MATLAB的仿真工具建立了数字仿真模型 ,并得出仿真波形。建立了试验系统 ,将仿真结果与试验结果相比较 ,两者的一致性很好 ,证明了所建模型的合理性和实用性     

基于熔池图像尖端特征规律的焊接偏差测定方法

通过对管道全位置熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)熔池图像的研究分析,发现并验证了其根焊熔池图像尖端与焊缝坡口中心位置重合的现象,依据此规律性特征,提出了一种基于熔池图像尖端信息的焊接偏差测定方法.该方法的基本原理是,在对焊接过程熔池CCD图像进行中值滤波、小波变换、连通区域分割等图像处理后,以搜索算法测得的根焊熔池图像尖端位置信息作为焊缝坡口中心位置的坐标值,此值与焊丝中心坐标值之差即为焊接偏差量.试验证明,此方法能从根焊熔池图像中实时测定焊接偏差量,为实现机器人自动焊缝跟踪控制提供了可靠依据.     

GMAW短路过渡动态模型的建立

从全系统的角度建立了短路过渡GMAW系统的动态模型.在研究了短路过渡GMAW过程各物理量相互关系的基础上,在一定的条件下,以焊接回路模型为主体,进行了短路过渡GMAW过程全系统的动态模型建立,其中的液桥形状动态模型则采用了能量最小原理.在建立的动态模型基础上进行了仿真计算和误差分析,并进一步与实际的焊接过程进行了比较.     

激光对脉冲MIG焊熔滴过渡的改善作用

采用脉冲熔化极惰性气体保护焊（MIG）的方法焊接304不锈钢,在试验中利用电信号采集系统和高速摄像进行同步采集,研究熔滴过渡情况. 结果表明,送丝速度调节适当时,可以实现一脉一滴的射滴过渡形式. 送丝速度偏大时,焊接过程中会夹杂部分瞬时短路过渡,短路时间小于1 ms,影响焊接过程的稳定性. 当采用激光-脉冲MIG复合焊时,对瞬时短路现象有改善作用. 在一定范围内,激光功率增加,瞬时短路过渡出现的次数减少,改善作用增强. 当激光功率达到一定阈值时可完全消除瞬时短路现象,实现一脉一滴的过渡形式,焊接过程稳定. 即激光的加入提升了焊接品质与焊接效率.     

短路过渡CO2焊电信号的小波滤波

利用傅里叶级数变换对CO2焊短路过渡过程的电信号特点进行了分析,指出短路过渡过程的电信号的频率分量包含了多种频率的谐波信号,既有短路过渡本身固有的低次谐波,还有短路过渡本身固有的高次谐波和高频干扰信号.应用软阈值小波滤波的方法对CO2焊普通短路过渡和波形控制短路过渡的电信号进行了处理和研究.结果表明,选择适当的波形数据处理方法对CO2焊短路过渡过程的研究具有重要意义.     

CO2气体保护焊短路过渡过程的闭环实时控制

为了减少CO2气体保护短路过渡焊的飞溅,本文提出了短路过渡过程的闭环实时控制思想并进行了试验研究。在熔滴与熔池发生短路及液体小桥爆断这两个最容产生飞溅的时刻,利用大功率电子关元件切换焊接回路外串电阻的方法及时降低焊接回路中的电流。在前一时刻维持较低电流至溶滴与熔池充分接触,在后一时刻维持较低电流至熔滴过渡完毕,该方法能有效地抑制由瞬时短路造成的大颗粒飞溅和由电爆炸产生的细颗粒飞溅,实现了CO2气体保护焊短路过渡过程的闭环实时控制。