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钛合金脉冲熔化极焊接的氧化防护研究
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作者 程方杰 武昊 +1 位作者 武少杰 郑震旦 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1124-1132,共9页
钛合金在高温时易吸收N、O、H等气体,造成接头性能的恶化,制约了熔化极焊接(GMAW)工艺在全钛合金结构焊接制造中的应用.本研究探讨了钛合金脉冲熔化极焊缝金属冷却过程的氧化防护问题,分析了无尾罩保护下层间打磨工艺对钛合金焊缝金属... 钛合金在高温时易吸收N、O、H等气体,造成接头性能的恶化,制约了熔化极焊接(GMAW)工艺在全钛合金结构焊接制造中的应用.本研究探讨了钛合金脉冲熔化极焊缝金属冷却过程的氧化防护问题,分析了无尾罩保护下层间打磨工艺对钛合金焊缝金属的显微组织和力学性能的影响,并提出了预测焊缝氧化程度的方法.结果表明:在无防护尾罩的条件下,影响焊缝表面氧化程度的关键特征参数是脱离Ar气保护时的温度t,t的临界值约为1300℃;当脱离温度t>1300℃时,焊缝将发生严重氧化,表面氧化膜的厚度超过100μm,甚至可能出现易脱落的氧化皮;当t<1300℃的焊接参数进行坡口对焊时,层间打磨处理后的焊缝微观组织和力学性能与采用Ar气尾罩保护的高度一致.在此基础上,进一步通过双因素试验拟合得到了脱离温度t与焊接热功率P和焊接速度v_(w)之间的对应关系模型t=f(P,v_(w)),为预测熔化极焊接工艺中焊道表面氧化程度提供了理论基础. 展开更多
关键词 钛合金 固态氧化 无尾罩 脉冲熔化极焊接
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轴向磁场对非熔化极焊接电弧的影响 被引量:6
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作者 陈树君 蒙丹阳 +2 位作者 苏再为 蒋凡 鲁永生 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期5-8,113,共5页
利用设计的轴向磁场产生装置,采用理论与试验相结合的思路,将其作用于非熔化极焊接过程,包括等离子焊接和钨极氩弧焊(TIG)两种焊接方法.利用高速摄像装置观察电弧形态变化,获得并对比两种电弧的变化情况.结果表明,由于等离子电弧本身组... 利用设计的轴向磁场产生装置,采用理论与试验相结合的思路,将其作用于非熔化极焊接过程,包括等离子焊接和钨极氩弧焊(TIG)两种焊接方法.利用高速摄像装置观察电弧形态变化,获得并对比两种电弧的变化情况.结果表明,由于等离子电弧本身组成的特殊性,导致其与TIG电弧在同样磁场作用下发生变化的程度不同.然后做出运动受力分析,建立了轴向磁场下的粒子运动模型,由于粒子轴向运动速度的差异性,导致轴向磁场下带电粒子的运动阶段的不同,给出了两者在磁场下不同变化的原因. 展开更多
关键词 轴向磁场 熔化极焊接 受力分析 粒子运动模型
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焊接极性对水下高压干法GMAW影响分析 被引量:3
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作者 李凯 高洪明 +1 位作者 李海超 丁扬 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期108-112,118,共6页
通过环境压力为0.1~2.0 MPa的水下高压干法熔化极气体保护焊(GMAW)试验,比较了直流反接与直流正接焊接过程特点.结果表明,直流反接时,当压力超过0.2 MPa后开始出现少量飞溅,随着环境压力增加,飞溅数量逐渐增多而尺寸逐渐减小.直流正接时... 通过环境压力为0.1~2.0 MPa的水下高压干法熔化极气体保护焊(GMAW)试验,比较了直流反接与直流正接焊接过程特点.结果表明,直流反接时,当压力超过0.2 MPa后开始出现少量飞溅,随着环境压力增加,飞溅数量逐渐增多而尺寸逐渐减小.直流正接时,当环境压力大于0.4 MPa后,焊接过程稳定,几乎无飞溅产生.通过高速摄像分析总结了直流反接产生两种飞溅形式及其特征.熔滴偏离型飞溅是伴随着排斥过渡产生的;熔滴反弹型飞溅是由于熔滴接触母材后受向上方向电磁力作用,脱离母材而产生的,并分析了直流正接时飞溅较小的原因. 展开更多
关键词 水下高压干法 熔化极焊接 焊缝成形 飞溅
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激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性的影响因素 被引量:8
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作者 王旭友 王威 +1 位作者 林尚扬 雷振 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期17-20,共4页
以低碳钢为研究对象,通过焊接电弧分析仪,对比研究了激光-短路MAG电弧复合热源焊接过程中焊接速度、激光与电弧的相对位置对焊接过程稳定性的影响规律.结果表明,随着焊接速度增加,MAG和激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性都会降低,但... 以低碳钢为研究对象,通过焊接电弧分析仪,对比研究了激光-短路MAG电弧复合热源焊接过程中焊接速度、激光与电弧的相对位置对焊接过程稳定性的影响规律.结果表明,随着焊接速度增加,MAG和激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性都会降低,但由于激光的引入,复合热源在高速焊接过程更稳定.与MAG相比,复合热源可以提高极限焊接速度1倍以上;复合热源焊接过程中,与激光在前引导焊接相比,电弧在前引导焊接过程稳定性更高. 展开更多
关键词 熔化气体保护焊接 激光焊接 复合热源焊接 焊接过程稳定性
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三丝GMAW焊接过程电弧中断现象分析 被引量:4
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作者 华学明 王飞 +1 位作者 马晓丽 吴毅雄 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期442-446,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 三丝 熔化气保护焊接 电弧中断 电弧偏移
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钻孔法测量焊接残余应力误差因素分析 被引量:13
6
作者 甘世明 韩永全 陈芙蓉 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期48-53,131,共7页
为提高焊接残余应力钻孔法测量结果的可靠性,需分析其测量过程中的误差因素,依据误差传递理论推导了由应变误差与释放系数误差传递给最终测量结果的误差公式,并由测量过程中的误差因素建立了一条影响最终测量结果的误差链.以2A12高强铝... 为提高焊接残余应力钻孔法测量结果的可靠性,需分析其测量过程中的误差因素,依据误差传递理论推导了由应变误差与释放系数误差传递给最终测量结果的误差公式,并由测量过程中的误差因素建立了一条影响最终测量结果的误差链.以2A12高强铝合金VPPA-MIG复合焊接板材为试验对象,定量分析了误差链中的弹性模量误差、贴片误差和应变读数取值时间误差传递到最终结果中的相对误差.结果表明,由弹性模量误差传递到残余应力σ_1,σ_2中的相对误差均很小;由贴片误差传递到残余应力σ_1,σ_2和Φ角中的相对误差在贴片24 h后均降为0%;由应变取值时间误差传递到残余应力σ_1,σ_2和Φ角中的相对误差在应变释放150 min后均降为0%. 展开更多
关键词 钻孔法 误差 性等离子弧-熔化气体保护复合焊接
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基于弹性模量变化的7A52铝合金VPPA-MIG复合焊接残余应力测试 被引量:7
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作者 甘世明 韩永全 +1 位作者 陈芙蓉 李小飞 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期13-17,23,I0002,共7页
采用虚拟仪器和NI数据采集卡搭建了一种以小孔法为核心的残余应力测试系统,分析了7A52铝合金VPPA-MIG复合焊后残余应力的分布情况.为降低弹性模量误差对最终测量结果的影响,通过实测复合焊接接头不同区域的弹性模量,拟合弹性模量随测量... 采用虚拟仪器和NI数据采集卡搭建了一种以小孔法为核心的残余应力测试系统,分析了7A52铝合金VPPA-MIG复合焊后残余应力的分布情况.为降低弹性模量误差对最终测量结果的影响,通过实测复合焊接接头不同区域的弹性模量,拟合弹性模量随测量点位置变化的曲线来修正弹性模量误差.针对10 mm厚7A52铝合金板材,完成了VPPA-MIG复合焊接残余应力测试试验.结果表明,焊缝两侧各区域上的残余应力分布基本关于焊缝对称,熔合区出现最大拉应力,最大横向残余应力σy与纵向残余应力σx分别为118和223 MPa.从熔合区至热影响区,残余应力均为拉应力,逐渐减小且高于焊缝中心的残余应力.与单MIG焊相比,复合焊的最大横向残余应力与纵向残余应力大于MIG焊,但高应力区比MIG焊窄. 展开更多
关键词 性等离子弧-熔化气体保护复合焊接 弹性模量 残余应力 铝合金
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铝合金VPPA-MIG复合焊接电弧形态及伏安特性 被引量:10
8
作者 洪海涛 韩永全 +1 位作者 童嘉晖 庞世刚 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期65-69,131-132,共5页
试验使用VPPA-MIG复合焊方法对铝合金进行对接试验.通过高速摄像和数据采集系统获取复合电弧形态和伏安特性.结果表明,由于磁场间的耦合作用,在VPPA正极性阶段电弧相互排斥,反极性阶段相互吸引,采取外加横向交变磁场,电弧摆动幅度明显减... 试验使用VPPA-MIG复合焊方法对铝合金进行对接试验.通过高速摄像和数据采集系统获取复合电弧形态和伏安特性.结果表明,由于磁场间的耦合作用,在VPPA正极性阶段电弧相互排斥,反极性阶段相互吸引,采取外加横向交变磁场,电弧摆动幅度明显减小.由于MIG焊电弧的存在,等离子电弧伏安特性发生了改变.弧柱气氛更容易电离,使得等离子电弧电压下降.等离子电流较小时,电弧电压随MIG焊电流的增加而降低;等离子电流较大时,随着MIG焊电流进一步增加,电弧电压降低程度有所减少.试验结果为实现厚板铝合金高效焊接及其电弧耦合机理研究提供理论依据. 展开更多
关键词 性等离子弧-熔化气体保护复合焊接 电弧形态 伏安特性 铝合金
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模态试验法测试焊接残余应力机理分析及模型参数估计 被引量:3
9
作者 甘世明 徐艳文 +1 位作者 韩永全 翟之平 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期34-40,I0005,共8页
为避免残余应力对焊接结构的不利影响,保证其可靠性,需要探究残余应力分布.模态试验法因具有快速和无损的特点,逐渐应用于残余应力测试.为实现模态试验法测试焊接残余应力,通过振动理论分析了模态试验法的机理,获得了薄板焊件中残余应... 为避免残余应力对焊接结构的不利影响,保证其可靠性,需要探究残余应力分布.模态试验法因具有快速和无损的特点,逐渐应用于残余应力测试.为实现模态试验法测试焊接残余应力,通过振动理论分析了模态试验法的机理,获得了薄板焊件中残余应力与固有频率的关系;薄板焊件中的残余拉应力使固有频率减小,残余压应力使固有频率增大.在此基础上,将钻孔法和模态试验相结合,借助数据拟合的方法,估计了模态试验法测试6 mm 7A52铝合金试板VPPA-MIG(variable polarity plasma arc-metal inert gas)复合焊接残余应力的模型参数,确立了固有频率与残余应力的数值关系.依据确立的数值关系,测得了7A52铝合金试板在不同复合焊接参数下的纵向残余应力分布.结果表明,接头各区域的残余应力分布特征与钻孔法测得的结果基本一致,偏差在4%范围之内,估计出的模型参数能够保证模态试验法测试结果的可靠性,实现了焊接残余应力的快速和无损测试. 展开更多
关键词 模态试验 残余应力 固有频率 模型参数估计 性等离子弧-熔化气体保护复合焊接
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超声冲击时间对7A52铝合金VPPA-MIG焊接接头的影响 被引量:10
10
作者 陈芙蓉 刘成豪 李男 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期39-43,I0003,共6页
为研究超声冲击处理时间对7A52铝合金VPPA-MIG复合焊接头的组织及性能的影响,试验对单位面积的焊接接头进行2.5,5,10,15,30和75 min的超声冲击处理.通过观察接头的表面形貌,并对接头进行力学性能测试,以分析超声冲击处理时间对接头的影... 为研究超声冲击处理时间对7A52铝合金VPPA-MIG复合焊接头的组织及性能的影响,试验对单位面积的焊接接头进行2.5,5,10,15,30和75 min的超声冲击处理.通过观察接头的表面形貌,并对接头进行力学性能测试,以分析超声冲击处理时间对接头的影响.结果表明,7A52铝合金焊接接头超声冲击处理后,接头表面得到了明显强化,在超声冲击时间15 min时焊缝表面晶粒大小达到26.28 nm;在超声冲击时间75 min时焊缝表面硬度为138.8 HV,比原始焊缝显微硬度提高了36.3%;超声冲击处理30 min时残余压应力最大,为243.3 MPa. 展开更多
关键词 超声冲击处理 铝合金 性等离子弧-熔化气体保护复合焊接 显微组织 力学性能
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高强铝合金VPPA-MIG复合焊接焊缝成形机理 被引量:4
11
作者 童嘉晖 韩永全 +1 位作者 洪海涛 孙振邦 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期69-72,91,共5页
VPPA-MIG复合焊集VPPA穿透力强和MIG焊熔敷效率高的优点,弥补了单VPPA焊工艺区间窄且需立焊和MIG焊熔深浅的不足.使用Red Lake Y4高速摄像获取6 mm厚2A12铝合金VPPA-MIG复合焊接熔池图像,建立了熔池受力模型.对比分析了复合热源不同能... VPPA-MIG复合焊集VPPA穿透力强和MIG焊熔敷效率高的优点,弥补了单VPPA焊工艺区间窄且需立焊和MIG焊熔深浅的不足.使用Red Lake Y4高速摄像获取6 mm厚2A12铝合金VPPA-MIG复合焊接熔池图像,建立了熔池受力模型.对比分析了复合热源不同能量配比对焊缝成形和熔池形貌的影响及VPPA-MIG与单MIG焊缝成形特点.结果表明,VPPA-MIG复合热源相比单VPPA热源易保持焊缝成形稳定性.VPPA电流接近穿孔阈值时,配合较低功率MIG热源可以获得6 mm厚2A12铝合金良好焊缝成形;VPPA能量比例过低时,小孔较浅,熔化效率较低,不能起到增加熔深的作用;VPPA能量比例过大,易使熔池失稳,焊缝成形不良.热源输入功率相同时,VPPA-MIG复合焊比MIG焊显著增加焊缝熔深和深宽比,提高生产效率. 展开更多
关键词 性等离子弧-熔化气体保护复合焊接 高强铝合金 焊缝成形 焊接熔池
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超声波对铝合金激光-电弧复合焊接影响的研究 被引量:10
12
作者 李忠 刘佳 +2 位作者 白陈明 张亚亮 杨玉东 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期301-306,共6页
为了解决传统铝合金焊接接头气孔数量多、晶粒粗大及力学性能差的问题,以5083-O铝合金为研究对象,进行了超声振动辅助激光-电弧复合焊接试验。研究了超声振动对铝合金焊缝气孔数量、微观组织及抗拉强度的影响,并探讨了超声波在焊接熔池... 为了解决传统铝合金焊接接头气孔数量多、晶粒粗大及力学性能差的问题,以5083-O铝合金为研究对象,进行了超声振动辅助激光-电弧复合焊接试验。研究了超声振动对铝合金焊缝气孔数量、微观组织及抗拉强度的影响,并探讨了超声波在焊接熔池中对气孔排出和组织细化的作用机理。结果表明,超声辅助焊接的焊缝气孔数量显著降低,主要归功于超声空化效应降低了铝合金熔体中的氢浓度,并促进气泡的快速逸出;超声波的空化效应和声流效应改变了熔体的压力、温度以及流动状态,使熔池的结晶条件发生改变,从而通过提高形核率和破碎枝晶细化了焊缝晶粒组织;施加超声振动后的焊缝平均拉伸强度由242.9MPa提高到270MPa,且断裂位置发生在热影响区,主要是因为焊缝区气孔减少和组织细化。此研究对深入理解铝合金焊接过程中缺陷形成机理及提高接头强度是有帮助的。 展开更多
关键词 激光技术 激光-熔化惰性气体保护焊复合焊接 超声振动 铝合金
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超声冲击强化7A52铝合金VPPA-MIG焊接接头的疲劳性能 被引量:7
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作者 刘成豪 陈芙蓉 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第15期137-141,共5页
为改善7A52铝合金VPPA-MIG焊接接头的疲劳性能,本工作通过改变对焊接接头超声冲击的时间延长其疲劳寿命。试验中每条焊接接头各处分别受到2.5 min、5 min、10 min、15 min、30 min和75 min的超声冲击处理。试验利用扫描电镜、透射电镜和... 为改善7A52铝合金VPPA-MIG焊接接头的疲劳性能,本工作通过改变对焊接接头超声冲击的时间延长其疲劳寿命。试验中每条焊接接头各处分别受到2.5 min、5 min、10 min、15 min、30 min和75 min的超声冲击处理。试验利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪观察分析焊接接头的表面及晶粒形貌并计算焊接接头的表面晶粒度;利用显微硬度计、X射线应力分析仪和疲劳试验机对焊接接头进行硬度、残余应力及疲劳性能测试,综合分析超声冲击处理对焊接接头疲劳性能的影响。试验结果表明,焊接接头的超声冲击时间为2.5~30 min时,焊接接头处的缺陷明显减少,同时焊接接头表面的晶粒被细化至纳米级,超声冲击时间为30~75 min时,冲击表面出现裂纹;焊接接头经超声冲击处理后,其硬度最大可达140HV,较未处理的焊接接头硬度(100HV)提升40%,同时接头冲击后塑性变形层可达105μm;焊接接头处的残余应力在超声冲击处理后,由残余拉应力转为残余压应力,且在2.5~30 min时残余压应力呈增长趋势,最大可达-329.2 MPa,在超声冲击时间为30~75 min时残余压应力减小;经超声冲击处理的焊接接头的疲劳性能均有提升,在超声冲击处理时间为30 min时接头疲劳强度最优为87.63 MPa,未经处理的焊接构件疲劳强度为48.8 MPa,疲劳强度提升了79.57%。因此,对焊接接头进行超声冲击处理可强化其疲劳性能,延长焊接构件的使用寿命。本工作希望对7A52铝合金VPPA-MIG焊接构件的广泛使用提供理论依据。 展开更多
关键词 超声冲击处理 7A52铝合金 性等离子弧-熔化气体保护复合焊接 显微组织 疲劳性能
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环境压力对高压干法GMAW熔滴过渡影响分析 被引量:5
14
作者 李凯 高洪明 +1 位作者 李海超 巩杉 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期96-100,118,共6页
采用红外激光作为背光源,应用高速摄像系统对高压干法GMAW熔滴过渡进行了研究.通过0.4 MPa以内氩气环境的试验发现,环境压力超过临界压力后熔滴过渡形式会发生转变.随着环境压力的增加,在小电流情况下,过渡形式先由大滴过渡转变为短路过... 采用红外激光作为背光源,应用高速摄像系统对高压干法GMAW熔滴过渡进行了研究.通过0.4 MPa以内氩气环境的试验发现,环境压力超过临界压力后熔滴过渡形式会发生转变.随着环境压力的增加,在小电流情况下,过渡形式先由大滴过渡转变为短路过渡,进而转变为排斥过渡;在焊接电流较大情况下,熔滴依次呈现射流过渡、短路与射流混合过渡、排斥过渡.并从熔滴受力的角度分析了压力环境熔滴过渡形式转变机理.指出产生排斥过渡的原因是在环境压力的作用下电弧与弧根收缩,改变了熔滴的受力状态而产生的. 展开更多
关键词 高压干法 熔化极焊接 熔滴过渡
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高压干法GMAW熔滴排斥过渡形成机理 被引量:1
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作者 李凯 高洪明 +2 位作者 李海超 巩杉 谢昊 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期35-38,共4页
采用红外激光作为背光源,应用高速摄像系统对高压干法GMAW熔滴过渡进行了研究.以三种不同送丝速度,分别进行了0.1~2 MPa的氩气环境GMAW试验.结果表明,随着环境压力的增加,熔滴过渡形式均转变为排斥过渡.在排斥过渡熔滴长大过程中,始终... 采用红外激光作为背光源,应用高速摄像系统对高压干法GMAW熔滴过渡进行了研究.以三种不同送丝速度,分别进行了0.1~2 MPa的氩气环境GMAW试验.结果表明,随着环境压力的增加,熔滴过渡形式均转变为排斥过渡.在排斥过渡熔滴长大过程中,始终伴随着电弧弧根沿一侧上爬至熔滴的近焊丝端现象,从而对熔滴产生了不对称的侧向力作用,加之高压环境中弧根面积减小导致熔滴所受的电磁力为熔滴过渡的阻力,两者共同作用最终形成了高压干法GMAW的排斥过渡.通过对比不同环境压力下的弧根位置照片发现,这种弧根上爬现象也同时存在于常压和环境压力较低时.并采用理论模型推导了电弧弧根上爬的条件及影响因素. 展开更多
关键词 高压干法 熔化极焊接 熔滴过渡
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基于遗传算法的模糊控制送丝系统 被引量:3
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作者 郑春红 苏玉鑫 《西安石油学院学报(自然科学版)》 2001年第3期50-52,56,共4页
高质量的焊接在很大程度上决定于送丝机构的性能 ,模糊控制相对于传统的 PID控制 ,具有更高的系统鲁棒性和稳定性 .而模糊控制的三个因子对控制器的性能有很大的影响 ,常规的模糊控制都是采用人工的多次现场调试来确定 ,不仅费时 ,而且... 高质量的焊接在很大程度上决定于送丝机构的性能 ,模糊控制相对于传统的 PID控制 ,具有更高的系统鲁棒性和稳定性 .而模糊控制的三个因子对控制器的性能有很大的影响 ,常规的模糊控制都是采用人工的多次现场调试来确定 ,不仅费时 ,而且也不能得到最优的控制性能 .采用遗传算法来寻优整定模糊控制器的参数 ,以送丝系统的跟踪误差为目标函数 ,采用二值编码的遗传寻优整定 ,不仅得到了最优性能的模糊控制送丝系统 ,而且使其设计过程大大简化 .最后通过仿真比较 。 展开更多
关键词 模糊控制 遗传算法 送丝系统 焊接 熔化自动焊接
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