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上海交通大学学报 2016年第12期50卷 1921-1924页

作者：卢立晖李凯强辛鹏石玗樊丁曲阜师范大学工学院山东日照276826 山东省新闻出版广电局蒙山转播台山东临沂273300 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室兰州730050

针对双弧脉冲惰性气体保护焊(MIG)的特点和控制要求,提出了视觉反馈并控制主弧弧长来稳定整个耦合电弧的控制策略.在此基础上,搭建了基于xPC的双弧脉冲MIG焊实时控制系统,设计了主弧弧长视觉提取方案,并进行了基于视觉反馈的耦合电弧稳... 详细信息

针对双弧脉冲惰性气体保护焊(MIG)的特点和控制要求,提出了视觉反馈并控制主弧弧长来稳定整个耦合电弧的控制策略.在此基础上,搭建了基于xPC的双弧脉冲MIG焊实时控制系统,设计了主弧弧长视觉提取方案,并进行了基于视觉反馈的耦合电弧稳定性控制实验.结果表明,通过视觉传感并控制主弧弧长的稳定来保证整个耦合电弧稳定的控制策略是可行的,能够满足双弧脉冲MIG焊的控制要求,保证焊接过程的稳定进行,焊接效果良好.

关键词：双弧脉冲惰性气体保护焊低能量焊接耦合电弧稳定性视觉反馈

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双弧脉冲MIG焊过程多参数优化研究

双弧脉冲MIG焊过程多参数优化研究

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作者：郭迎迎曲阜师范大学

学位级别：硕士

双弧脉冲MIG焊是一种新型的低能量输入的焊接工艺,适用于对轻质合金等热敏感材料的焊接,但由于焊接工艺参数众多且耦合作用强,仍然存在焊接耦合电弧稳定性差、多参数匹配困难等难题,制约了该焊接方法的推广应用。因此,深入研究耦合电弧... 详细信息

双弧脉冲MIG焊是一种新型的低能量输入的焊接工艺,适用于对轻质合金等热敏感材料的焊接,但由于焊接工艺参数众多且耦合作用强,仍然存在焊接耦合电弧稳定性差、多参数匹配困难等难题,制约了该焊接方法的推广应用。因此,深入研究耦合电弧的物理特性、优化多参数调控机制是双弧脉冲MIG焊亟待解决的关键科学问题。本课题通过数值模拟、理论分析与工艺实验的方法,对双弧脉冲MIG焊过程多参数耦合作用下的耦合电弧特性及焊接过程的多参数优化进行了研究,为提高双弧脉冲MIG焊耦合电弧稳定性,实现低能量输入情况下的有效焊接提供理论支持。基于LabVIEW搭建了双弧脉冲MIG焊多信息传感控制系统,包括多信息传感模块、焊接参数控制模块、运动控制模块,在焊接过程中对电压电流信号、视觉信号、声音信号以及弧光信号等多信息进行实时采集和存储,对脉冲电流参数、送丝速度、引弧开关等焊接工艺参数进行实时调节控制,以及对焊接工作台的运动方向和速度进行调节,为进行焊接工艺实验提供了实验环境。基于对实际焊接平台的适当简化与假设,建立了双弧脉冲MIG焊耦合电弧三维瞬态模型,对耦合电弧形态、温度和电弧压力进行了数值模拟,分析了脉冲电流参数对耦合电弧物理特性的影响规律。结果表明,双弧脉冲MIG焊耦合电弧呈现驼峰状,当主旁弧脉冲电流发生跳变时,耦合电弧形态发生伸展或收缩,最终达到相对稳定状态,峰值电流越小,达到稳定的时间越短;当增大主旁弧脉冲峰值电流时,耦合电弧温度和电弧压力随之升高;当总电流不变时,减小主弧电流,增大峰值电流,主弧温度和电弧压力降低,旁弧温度和电弧压力升高,当旁弧峰值电流足够大时,工件表面上方1mm处水平截面的耦合电弧温度和电弧压力呈现双峰分布。其次,进行了相同工艺参数下的焊接工艺实验,通过多信息传感模块对耦合电弧形态进行采集,并与模拟结果进行对比分析,证明了数值模拟结果与实际情况吻合良好,能够为调控双弧脉冲MIG焊主旁弧脉冲电流参数提供理论指导。基于脉冲电流参数对耦合电弧物理特性的影响规律,进行双弧脉冲MIG焊工艺实验,对主旁弧脉冲电流参数进行调控,通过样本熵理论对焊接过程中耦合电弧电压信号进行稳定性分析,提取了耦合电弧稳定性特征参数。基于BP神经网络建立双弧脉冲MIG焊工艺参数与耦合电弧稳定性特征参数的非线性映射模型,通过正交实验样本,对其进行训练及测试。结果表明,设计的非线性映射模型可以描述双弧脉冲MIG焊工艺参数和耦合电弧稳定性之间的相关性,能够实现对耦合电弧稳定性的有效预测。为寻求更为高效的工艺参数优化方法,将非线性映射模型与蝙蝠算法相结合,建立了双弧脉冲MIG焊多参数优化模型。通过双弧脉冲MIG焊实验平台,对求解所得优化参数进行了焊接工艺实验。实验结果表明,优化工艺参数组合在焊接过程中可以获得更为稳定的焊接电弧,获得良好的焊缝质量,能够实现双弧脉冲MIG焊低能量输入下的高质量焊接。

关键词：双弧脉冲MIG焊耦合电弧稳定性非线性映射模型多参数优化

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