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铝合金双脉冲mig焊电弧稳定性声发射评估方法

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铝合金双脉冲MIG焊电弧稳定性声发射评估方法

作者：夏梓雄佛山科学技术学院

学位级别：硕士

双脉冲熔化极惰性气体保护(Double pulse melt inert-gas,DP-mig)焊是铝合金结构焊接制造的重要加工工艺。在铝合金DP-mig焊加工过程中,电弧稳定状态决定了焊接过程电弧力、热的幅值大小和分布情况,直接影响到焊缝成型以及焊接接头的质... 详细信息

双脉冲熔化极惰性气体保护(Double pulse melt inert-gas,DP-mig)焊是铝合金结构焊接制造的重要加工工艺。在铝合金DP-mig焊加工过程中,电弧稳定状态决定了焊接过程电弧力、热的幅值大小和分布情况,直接影响到焊缝成型以及焊接接头的质量。由于材料、工艺参数和环境等因素的扰动易引发电弧状态失稳,难以保证焊接质量。为确保铝合金DP-mig焊焊接过程电弧稳定性和焊接质量,研究铝合金DP-mig焊电弧稳定性评估方法,对于支撑铝合金DPmig焊高效、高质焊接加工提供理论基础和技术支持。论文通过搭建铝合金DP-mig焊声发射测试实验平台进行声发射(Acoustic emission,AE)信号测试,研究电弧声发射信号自适应提取方法,实现铝合金DPmig焊电弧声发射信号自适应提取,研究声发射信号多域多类别特征计算方法及降维方法,并结合多层模糊综合评估分析方法,实现对铝合金DP-mig焊电弧稳定性定量评估。主要内容如下:(1)搭建了铝合金DP-mig焊声发射测试实验平台,该平台由铝合金DPmig焊系统和声发射信号采集系统构成,设计了铝合金DP-mig焊声发射信号采集实验,采用该平台进行铝合金DP-mig焊声发射采集实验,实现了铝合金DP-mig焊接过程声发射信号的采集和存储。(2)研究了一种基于自适应共振解调技术的焊接过程电弧声发射信号的自适提取方法。采用局部均值分解(Local mean decomposition,LMD)方法对铝合金DP-mig焊声发射信号进行分解,并根据信息熵理论自适应选取其高共振中心频率,通过Morlet小波构造带通滤波器实现对电弧声发射信号频段成分的有效提取,经包络解调得到电弧声发射信号。(3)对铝合金DP-mig焊电弧声发射信号进行时域、频域、时频域和熵特征计算,得到表征电弧稳定性的声发射信号特征集。研究了一种基于强化学习和主成分分析的特征降维处理方法,该方法结合Q-learning与主成分分析,对电弧稳定性声发射信号特征集进行学习选择和熵特征分解与重构,并结合邻近算法(K-Nearest Neighbor,KNN)算法确定各特征重要性权重,实现了电弧稳定性声发射信号特征的简约表示。(4)针对铝合金DP-mig焊电弧稳定性定量评估,研究了一种电弧稳定性多层模糊综合评估方法。构建了基于声发射信号特征的铝合金DP-mig焊电弧稳定性评价指标体系及其比较矩阵,采用盲分析得到指标总体评价程度和指标权重,划分了电弧稳定性等级及指标的数值区间,并结合隶属度函数和海明贴近度方法计算了各指标的贴进度,对铝合金DP-mig焊电弧稳定性进行评估,实现了铝合金DP-mig焊电弧稳定性定量评估。

关键词：双脉冲mig焊声发射信号电弧稳定性特征计算强化学习模糊评估

双脉冲mig焊对2219Al-Cu合金焊缝组织及性能的影响

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热加工工艺 2004年第10期33卷 3-5页

作者：徐强国旭明王宗杰杨成刚中国科学院金属研究所辽宁沈阳110016 沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110023

研究了双脉冲mig焊工艺对2219高强铝铜合金焊缝组织及性能的影响,通过正交试验确定了适合于2219铝铜合金焊接的最佳脉冲mig焊工艺参数。实验结果表明,采用上述工艺参数焊接,焊缝金属中得到了大量细小的等轴晶组织,柱状晶的数量明显减少... 详细信息

研究了双脉冲mig焊工艺对2219高强铝铜合金焊缝组织及性能的影响,通过正交试验确定了适合于2219铝铜合金焊接的最佳脉冲mig焊工艺参数。实验结果表明,采用上述工艺参数焊接,焊缝金属中得到了大量细小的等轴晶组织,柱状晶的数量明显减少,提高了焊缝金属的力学性能。

关键词：高强Al-Cu合金双脉冲mig焊焊缝组织

焊接电流对双脉冲mig焊铝合金T型接头形貌和显微组织的影响（英文）

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2015年第10期25卷 3204-3211页

作者：易杰曹淑芬李落星郭鹏程刘开勇湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

通过模拟和实验研究电流对T型接头铝合金双脉冲惰性气体保护(mig)焊的影响。通过建立三维有限元模型和双椭球模型来模拟不同焊接条件下的温度场和应力场。此外,还通过实验对相应电流下合金的宏观和微观形貌进行观察。结果表明:最优焊接... 详细信息

通过模拟和实验研究电流对T型接头铝合金双脉冲惰性气体保护(mig)焊的影响。通过建立三维有限元模型和双椭球模型来模拟不同焊接条件下的温度场和应力场。此外,还通过实验对相应电流下合金的宏观和微观形貌进行观察。结果表明:最优焊接条件为平均电流为90 A,且强弱脉冲电流差值为40 A,此时熔池最高温度比熔点高200°C,且强脉冲阶段和弱脉冲阶段温度差和应力差值分别为100°C和10 MPa时,该条件下熔合较好的铝合金T型接头具有平滑的鱼鳞纹状焊缝和良好的显微组织。此外,实验和模拟得到的温度曲线和应力分布曲线吻合较好,验证了焊接模拟的准确性。

关键词：双脉冲mig焊铝合金T型接头焊接电流应力

双脉冲mig焊对5052铝合金焊接接头力学性能的影响

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电焊机 2011年第4期41卷 81-85页

作者：谢剑和陈辉赵军静西南交通大学四川成都610031

研究了双脉冲和单脉冲mig焊对5052Al-Mg合金焊接接头力学性能的影响。结果表明,在合适的双脉冲mig焊工艺参数下,获得了美观的鱼鳞纹焊缝表面,焊缝金属为大量细小的等轴晶组织,接头力学性能得到提高。相比于单脉冲焊获得的接头,双脉冲焊... 详细信息

研究了双脉冲和单脉冲mig焊对5052Al-Mg合金焊接接头力学性能的影响。结果表明,在合适的双脉冲mig焊工艺参数下,获得了美观的鱼鳞纹焊缝表面,焊缝金属为大量细小的等轴晶组织,接头力学性能得到提高。相比于单脉冲焊获得的接头,双脉冲焊接接头的焊接系数更高,达到93.3%,焊缝区硬度值得到提高,接头冲击韧性也更优。此外,还通过微型剪切试验研究了接头的微区力学性能,这也为铝合金焊接接头力学性能的评定提供了一个简单、快速且有效的方法。

关键词：双脉冲mig焊 5052铝合金力学性能微型剪切试验

双脉冲mig焊专家数据库的曲线拟合方法研究

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电焊机 2011年第8期41卷 93-96页

作者：林放陈小峰魏仲华崔龙彬高理文薛家祥华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 江门职业技术学院机电技术系广东江门529000

针对双脉冲mig焊专家数据库的开发,提出一种新的数据拟合与判定方法。首先通过工艺试验得到给定电流和送丝速度相匹配的50组数据,在Matlab软件中按不同阶数的曲线拟合方法来拟合这些数据,以R-square、Adjusted R-square、RMSE三个指标... 详细信息

针对双脉冲mig焊专家数据库的开发,提出一种新的数据拟合与判定方法。首先通过工艺试验得到给定电流和送丝速度相匹配的50组数据,在Matlab软件中按不同阶数的曲线拟合方法来拟合这些数据,以R-square、Adjusted R-square、RMSE三个指标评判曲线拟合的线性度和误差控制能力,选取最优阶数的拟合曲线,根据最优拟合曲线即可得到给定电流与送丝速度相匹配的完整专家数据库。试验验证,通过该方法生成的专家数据库能较好地实现数字化焊机一元化控制功能,选取其中的参数进行试焊,焊接过程稳定,无顶丝、回烧现象,焊接质量良好。

关键词：双脉冲mig焊专家数据库曲线拟合 Matlab

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铝合金双脉冲mig焊熔宽控制

焊接学报 2011年第5期32卷 13-16,113页

作者：黄健康石玗卢立晖朱明樊丁兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室兰州730050

针对铝合金中厚板恒定规范焊接过程中的热积累效应强、焊缝熔宽逐渐变宽甚至出现焊塌等问题,提出了基于视觉实时传感的熔宽变化,并通过改变周期性双脉冲中的高能脉冲时间即双脉冲占空因数来调节热输入进行熔宽控制的方法,并建立了基于La... 详细信息

针对铝合金中厚板恒定规范焊接过程中的热积累效应强、焊缝熔宽逐渐变宽甚至出现焊塌等问题,提出了基于视觉实时传感的熔宽变化,并通过改变周期性双脉冲中的高能脉冲时间即双脉冲占空因数来调节热输入进行熔宽控制的方法,并建立了基于Labview的熔宽视觉传感和xPC Target实时目标环境的快速原型控制系统来进行闭环控制.结果表明,所建立的视觉传感及快速原型系统具有很好的快速响应性能.采用可调的周期性双脉冲工艺可有效减少母材热输入,使焊缝熔宽得到有效的控制,且焊缝成形美观.

关键词：双脉冲mig焊熔宽控制快速原型

双脉冲mig焊电弧稳定性及弧长智能控制研究

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双脉冲MIG焊电弧稳定性及弧长智能控制研究

作者：刘朝华南理工大学

学位级别：硕士

电弧稳定性在焊接中有着关键的作用,体现在维持电弧稳定燃烧,不产生断弧和短路等现象。但是,实际生产过程中容易出现信号波动,严重影响焊接质量。在焊接过程中使用控制算法维持焊接过程电弧的稳定性对于提高焊接质量和效率有着重要的意... 详细信息

电弧稳定性在焊接中有着关键的作用,体现在维持电弧稳定燃烧,不产生断弧和短路等现象。但是,实际生产过程中容易出现信号波动,严重影响焊接质量。在焊接过程中使用控制算法维持焊接过程电弧的稳定性对于提高焊接质量和效率有着重要的意义。针对焊接过程中电弧稳定性易受外部因素干扰的问题,本课题进行电弧稳定性及其弧长智能控制的研究。熔化极惰性气体保护焊(Melt Inert-Gas Welding,mig)是一种广泛应用的焊接技术,在提高焊接效率、能源利用率以及改善焊缝成形方面有较大的优势,双脉冲mig焊的提出进一步改善热输入和热分布,提高焊缝成形质量,本课题弧长控制算法建立在脉冲mig焊的理论基础上。根据脉冲mig焊的特性,以全桥逆变为主电路,数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)为控制核心,结合驱动电路、采样电路和故障保护电路等辅助电路,建立试验平台,实现恒流输出,并分析了铝合金焊接性能,对试验方案进行了初步规划。为了验证控制方案的可行性与有效性,建立弧长动态模型,对焊接过程中电弧的变化情况进行仿真;对电弧电压进行实时反馈会降低系统稳定性从而引起振荡,因此对反馈电压进行均值滤波,根据给定电压与所得平均电压对送丝速度实现闭环控制;建立增量式PID模型,确定了以电弧电压作为反馈量,送丝速度作为控制量的弧长控制方法,进行电弧闭环控制仿真;给定电压对于控制效果有较大影响,为了预测最佳给定电压,建立支持向量机(Support Vector Machine,SVM)模型。设置焊接参数以保证一脉一滴的熔滴过渡方式,在所建立的试验平台上进行弧长控制算法的焊接试验(包括单、双脉冲mig焊和单脉冲mig阶梯焊),研究弧长控制算法对焊缝成形的影响;根据试验结果对PID参数进行整定。分析试验过程中所采集的电压、电流信号的误差来源,对数据进行误差处理,对电弧稳定性进行量化分析。根据试验结果,进行SVM拟合,从而得出给定电压预测模型,并最终通过试验进行验证,实现弧长的智能化控制。

关键词：双脉冲mig焊弧长控制送丝速度电弧稳定性支持向量机

正弦波与双脉冲mig焊薄片铝合金方法对比研究

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焊接技术 2012年第4期41卷 17-23,6页

作者：魏仲华龙鹏张文薛家祥姚屏华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 广东技术师范学院机电学院广东广州510635

针对铝合金焊接控制参数的优化、鲁棒性以及焊接过程稳定性等问题,尤其是薄片铝合金易焊穿等难题,本文通过引入时间振幅系数kAt、电流振幅系数kAI、降能系数kt、强脉冲群降能系数ktq、弱脉冲群降能系数ktr及电流增强系数kI等,分别建立... 详细信息

针对铝合金焊接控制参数的优化、鲁棒性以及焊接过程稳定性等问题,尤其是薄片铝合金易焊穿等难题,本文通过引入时间振幅系数kAt、电流振幅系数kAI、降能系数kt、强脉冲群降能系数ktq、弱脉冲群降能系数ktr及电流增强系数kI等,分别建立了非对称正弦波调制脉冲mig焊和双脉冲mig焊的通用参数关系式,并分别对厚1 mm的薄片铝合金进行了焊接试验,验证了其可行性。试验对比表明:双脉冲mig焊方法可以参照非对称正弦波调制脉冲mig焊方法选定参数,但前者比后者有明显的劣势,因其焊接工艺参数取值要求准确严格,以致其偏差范围要求过小,鲁棒性差,不易操控等。所建立的通用参数关系式及其可行性试验,为研制能稳定进行薄片铝合金焊接的高性能焊接设备提供了新的理论与试验基础。

关键词：薄片铝合金双脉冲mig焊正弦波调制脉冲降能系数优化控制

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双脉冲mig焊电信号采集系统及特征分析

电焊机 2019年第10期49卷 16-21页

作者：张俊红薛家祥华南理工大学机械与汽车工程学院

电信号采集系统是焊接设备的主要组成部分,采集的电信号可用于焊接过程及焊接效果的分析。根据小波包消噪原理,通过设计电信号采集电路、选取合适的采集卡模块搭建了焊接电信号采集系统装置,并开展了铝合金双脉冲mig焊接试验,通过设定... 详细信息

电信号采集系统是焊接设备的主要组成部分,采集的电信号可用于焊接过程及焊接效果的分析。根据小波包消噪原理,通过设计电信号采集电路、选取合适的采集卡模块搭建了焊接电信号采集系统装置,并开展了铝合金双脉冲mig焊接试验,通过设定强、弱脉冲电流及对应的时间参数,依次采集到焊接过程汇总平稳过渡、送丝过快、大滴过渡及断弧等几种典型电信号波形图,并获得相应的焊缝外观形貌。结果表明,通过对采集到的电信号进行小波滤波处理并结合焊缝质量的优劣分析可知,可通过改变焊接电流波形参数来获得成形优良的焊缝,从而验证了焊接电信号的采集对焊接过程的重要性。

关键词：电信号采集系统小波分析双脉冲mig焊焊缝