全位置MAG焊缝成形控制技术及研究进展

全位置焊在石油化工、管道等行业中的应用日益广泛,提高其焊接效率具有重要的现实意义。针对目前全位置焊存在的问题以及所采取的应对措施,对全位置高效化焊接控制策略——熔池快速凝固控制策略和熔池稳定成形控制策略进行了归纳总结,分别回顾了其研究应用发展史,并对各自的优缺点进行了分析。对磁控技术在全位置焊中的应用进行了阐述,提出在全位置焊中利用外加高频交变磁场产生电涡流力,可用于抵消熔池重力作用,抑制金属流淌,对于实现全位置高效化焊接具有积极意义。     

基于正面焊接多信息融合的GMAW熔透控制

对气体熔化极弧焊(Gas metal arc welding, GMAW)过程中采集的正面熔池图像和温度信息通过多传感器定量信息融合技术,实现熔池图像的有效性判别。将熔滴热焓对温度场的影响考虑在内,对半椭球热源温度场进行修正,得到新型的三维温度场解析模型。借助信息融合后有效的熔池图像可获得无数个熔点温度的位置信息,通过阻尼最小二乘法求解新型温度场模型超定方程、辨识模型中椭球热源系数及熔滴热焓4个时变参数,从而得到实时修正的三维温度场动态解析模型。借助该模型通过PID控制实现了利用正面传感信息对GMAW焊接过程中背面熔宽的闭环控制,取得了满意效果。     

Numerical simulation of heat-affected zone microstructure in GMAW

The grain size in the heat-affected zone (HAZ) of workpieces is an important factor for evaluating the welding quality. The Monte Carlo technique of grain growth in the heat-affected zone of alloy is widely used. A finite element model (FEM) was employed to simulate the temperature field of gas metal arc welding (GMAW) ; the data of thermal cycles were used in the Monte Carlo model to calculate the grain sizes in different welding heat inputs. The equation for the relationship between Monte Carlo Step and real time has been estimated using regression analysis. Then mathematics model of the grain growth could be worked out by both the kinetic model and the Monte Carlo model. The dynamic process of grain growth was simulated by the result of the Monte Carlo model. The experimental result was used to prove the validity of this method in simulating of microstructure.     

基于弧焊温度场正面信息的熔透控制——三维温度场熔透解析模型及验证

应用累积原理和镜像法建立了电弧热源为高斯分布、工件为有限尺寸的三维焊接温度场解析表达式,并介绍了利用这个解析式和获取得正面温度场信息来推断背面熔透的方法,通过试验验证了这个解析模型的有效性,为后续基于正面温度场信息进行背面熔透成形的实时控制打下基础。     

基于散热条件变化的弧焊熔透成形过程的数值模拟

利用有限元热场数值模拟技术,对焊接过程中变截面与非变截面焊件的温度场进行模拟计算,定量地得到了由于焊件变截面散热条件变化,导致熔池动态热输出及熔透变化的过程,通过两种焊件计算结果的对比分析,得出可通过焊件热影响区长度方面的温度梯度和宽度方向的温度梯度的变化来反映熔池热输出变化及热输出变化与熔透变化具有一定对应关系的结论,为进一在于能量平衡的熔透控制建立一定的理论基础。     

基于非线性理论的齿轮机构动力学模型的建立及实验

在研究分析了轮齿的变啮合刚度和轮齿间的油膜动力学性能的基础上，提出了把此油膜看成是一个质量-弹簧-阻尼系统的假设，并运用弹流理论，分析了油膜厚度和油膜等效刚度，建立了相应的动力学模型和运动微分方程。采用GEAR方法求解非线性动力学微分方程组，并通过实验验证齿侧间隙对齿轮机构动态特性的影响。     

微机控制的焊缝自动跟踪系统

本文介绍了微机控制的焊缝自动跟踪系统的工作原理，详细论述了系统的硬件结构设计过程及软件编制技术。     

含间隙和时变啮合刚度的渐开线齿轮副齿廓修形研究

在研究分析了轮齿和齿轮轴的弹性变形以及时变刚度、齿侧间隙、油膜等非线性因素的基础上,提出了考虑轮齿弹性振动以及单双齿啮合区变化的齿轮机构多体弹性非线性动力学模型。应用GEAR方法对建立的齿轮机构非线性动力学模型进行数值分析,研究了齿廓修形对齿轮机构动态响应的影响。     

窄间隙P-MAG焊电弧行为及信号传感特征分析

通过试验研究了坡口角度对电弧形态、熔滴过渡以及电弧信号特征的影响规律.结果表明,坡口角度越小磁偏吹越严重,并引起了熔滴过渡路径和电弧信号的改变.分析了窄坡口P-MAG摆动焊接的信号特征,发现当焊枪摆动中心偏离焊缝中心时,焊枪摆动到左右极限位置时的电弧信号存在明显差异——在焊枪偏向侧壁的一侧,焊枪远离侧壁运动过程中的电弧特征参数变化率远大于焊枪朝向侧壁运动过程电弧参数变化率,而在焊枪远离侧壁的一侧,侧壁位置的电弧参数不存在这种差异.焊枪偏离焊缝中心时在左右极限位置的电弧信号差异可以用来跟踪焊缝中心.