GMAW 温度场计算及其焊接质量的特征建模

根据传热学、流体力学、物理冶金等理论，在熔化极气体保护焊(GMAW)的三维非稳态熔池的数学模型基础上建立了有限元模型，并使用通用有限元软件ANSYS对熔池温度场进行了计算．通过熔宽和熔深的测量值与ANSYS计算值进行比较，误差均控制在8％以内，表明使用ANSYS来计算GMAW温度场是可靠和可行的．结合智能诊断的基本理论，还建立了GMAW焊接质量的人工神经网络预测模型，并且采用软件MATLAB6．1对模型进行计算．结果表明，模型与实际过程符合较好，对于非线性的焊接过程，神经网络的适应性较强．     

改进的T-S模糊模型建模方法及其应用

针对一般的仿射非线性系统,提出了一种改进的建立T-S模糊模型的方法. 使建立的模糊系统与原非线性系统具有相同的响应特性,避免了平衡点线性化产生的系统误差的不利影响,同时也适用于含有多个非线性项的系统. 将这种建模方法应用到GMAW系统,建立了改进基于T-S模糊模型GMAW系统,并且建立的模糊系统和原系统具有相同的响应特性. 仿真结果证明了该方法的有效性.     

环境压力对熔化极气体保护焊焊接过程及焊缝成形的影响

摘要： 在环境压力0.1～1.0 MPa条件下,通过高速摄像和汉诺威分析仪等手段,研究了高压干法熔化极气体保护焊过程及焊缝成形的特点,分析了焊接飞溅和焊缝成形的主要成因.试验表明,随着环境压力的增加,焊接过程逐渐变得不稳定,飞溅增加,焊缝逐渐变窄,焊缝成形变差.     

GMAW熔滴过渡高速摄像系统与熔滴边缘提取

为直观监测GMAW焊接熔滴过渡形式和熔滴大小,建立了熔滴过渡高速摄像系统。详述了背光光源选择、光路设计以及摄像装置调试等内容,并以高速摄像拍摄的熔滴过渡视频截图为基础,运用CANNY图像处理算法,结合局部属性函数,通过MATLAB软件编程实现对熔滴的边缘轮廓提取,并对提取的熔滴轮廓特征值进行标记,获得了熔滴尺寸特征的精确信息,其结论对GMAW焊接熔滴实际尺寸的精确计算和进一步熔滴过渡精确控制奠定了基础。     

三丝GMAW焊接过程电弧中断现象分析

为揭示三丝GMAW焊接过程电弧干扰、电弧中断的原因及影响因素,基于信号采集系统和高速摄像系统同步采集焊接电流、焊接电压波形和电弧形态,理论分析三丝焊电弧偏移量的影响因素.结果表明：焊丝间距越大,电弧长度越短,焊接电流和电弧中断频率越小.针对三丝焊电弧中断现象,分析了电弧偏移量增大引起电弧长度增加从而造成电弧中断的原因.以三丝焊理论分析结果指导三丝GMAW焊工艺参数的选择,通过三丝GMAW焊接工艺参数的合理选择可获得无电弧中断的稳定焊接过程.     

Energy law preserving continuous finite element schemes for a gas metal arc welding system

In this paper a modifed continuous energy law was explored to investigate transport behavior in a gas metal arc welding(GMAW)system.The energy law equality at a discrete level for the GMAW system was derived by using the finite element scheme.The mass conservation and current density continuous equation with the penalty scheme was applied 10 improve the stability.According to the phase-field model coupled with the energy law preserving method,the GMAW model was discretized and a metal transfer process with a pulse current was simulated.It was found that the numerical solution agrees well with the data of the metal transfer process obtained by high-speed photography.Compared with the numerical solution of the volume of fuid model,which was widely studied in the GMAW system based on the finite element method Euler scheme,the energy law preserving method can provide better accuracy in predicting the shape evolution of the droplet and with a greater computing efficiency.     

基于光谱诊断的多丝熔化极气体保护焊电弧干扰分析

多丝熔化极气体保护焊中,由于电弧间的相互干扰,电弧工作状态不稳定,进而影响焊接过程稳定性和焊接质量。基于Boltzmann作图法测量电子温度场和Stark展宽法研究了多丝工作条件下电弧的电子温度分布和电子密度分布,结合高速摄影获得的定量化结果,给出电弧间干扰的定量化分析。光谱诊断结果表明双丝情况下,当加入电弧工作电流大于原电弧时,原电弧电子温度中心向新加入电弧稳定偏移,而且偏向新电弧一侧电子密度明显增加,而新电弧工作电流等于原电弧时,电弧电子温度和电子密度分布都反映出原电弧工作状态不稳定。三丝情况,由于加入第三根电弧,导致中间电弧电子温度分布变得复杂,而其电子密度分布接近于单丝工作情况。     

GMAW电弧等离子体平衡成分计算及其在光谱学中的应用

计算了常压下3 000～25 000 K范围内熔化极气体保护焊(GMAW)保护气体Ar,CO₂,82%Ar-18%CO₂及其与Fe蒸汽的混合物的平衡成分。上述气体被看作一种Ar-CO₂-Fe等离子体,等离子体中的39种粒子被分为5种主元粒子和34种非主元粒子。根据化学方程,非主元粒子由主元粒子表示以减少未知数的个数和求解量,再利用牛顿迭代法对平衡方程进行求解,最终实现了成分求解。计算结果表明,Ar气随着温度升高依次发生一次电离和二次电离,CO₂气体除了在高温时发生原子电离外,在低温时(T<8 000 K)还存在CO₂,O₂,CO等分子的解离,82%Ar-18%CO₂混合气则既有解离又有电离。Fe的加入会增加等离子体的电子密度,特别是在15 000 K以下。等离子体成分的确定为GMAW电弧等离子体辐射属性计算以及电弧中Fe蒸汽浓度的光谱测定奠定了基础。     

The influence of shielding gas in hybrid LASER-MIG welding

Hybrid LASER-GMAW welding technique has been recently studied and developed in order to meet the needs of modern welding industries. The two sources involved in this process play, in fact, a complementary role: fast welding speed, deep bead penetration and high energy concentration can be achieved through the LASER beam, while gap bridgeability and cost-effectiveness are typical of the GMAW process.Particularly interesting, in this context, is the CO₂ LASER-MIG welding which differs from the Nd:YAG LASER-MIG technique for the high powers that can be exploited and for the good power/cost ratio of the process.This paper is a part of a wide study on the hybrid CO₂ LASER-MIG welding and investigates the influence of the shielding gas both on the stability of the process and on the dimensional characteristics of the weld bead. Two different parameters have been taken into consideration in order to develop this analysis: the shielding gas composition and the shielding gas flow.The experiment, performed on AISI 304 stainless steel plates, has been planned exploiting design of experiment techniques. The results have been analyzed through a statistical approach in order to determine the real influence of each parameter on the overall process.     

双旁路耦合电弧GMAW熔池图像边缘提取算法

为了研究在双旁路耦合电弧气体保护电弧焊(DB-GMAW)方法下的铝合金焊接过程,通过被动视觉检测系统对焊接过程中的熔池图像进行了采集.介绍了该焊接方法的原理和系统组成,对所得焊接熔池图像进行了Roberts、Sobel、Prewitt、LOG、Canny、ZeroCross 6种微分算子的边缘提取和结果对比.结果表明:由于旁路电弧的分流作用使得通过母材的电流大幅减小,显著降低了熔池区电弧的亮度,从而降低了熔池图像采集和处理的难度;比较6种微分算子对熔池图像边缘提取的结果,Canny算子可以得到连续性、完整性和准确性均符合控制要求的熔池边缘结果,为实现该种焊接方法的过程控制奠定了基础.