模拟焊接过程电弧摆动的热源模型 被引量：12

1

作者 胡军峰 杨建国 +1 位作者 方洪渊 孟庆国 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期57-59,68,共4页

针对焊接过程数值模拟中电弧摆动难以模拟的问题,通过分析摆动电弧的能量输入,利用能量守恒原理,在经典双椭球热源模型的基础上,推导出模拟摆动电弧的带状热源模型。用该模型模拟的有限元分析结果和试验测得结果比较吻合。

关键词 数值模拟 摆动电弧 能量守恒 双椭球热源模型 带状热源模型

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窄间隙电弧摆动焊接方法研究现状 被引量：3

2

作者 何旌 黄健康 +1 位作者 余淑荣 樊丁 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2017年第23期5-9,14,共6页

窄间隙焊接是一种高效节能的焊接技术,在工业上有着广泛的应用前景。但其侧壁熔合不良问题一直未有效解决,目前主要通过摆动电弧来改善侧壁熔合。介绍了现今研究的几种摆动电弧窄间隙焊方法,并对其优缺点进行了分析。

关键词 窄间隙焊接方法 摆动电弧 侧壁熔合 晶粒细化

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基于高频变极性电流源的交叉耦合电弧焊摆动行为抑制 被引量：1

3

作者 赵红雁 吕涛 +3 位作者 余悦 张景璋 张国凯 陈树君 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期23-29,41,共8页

交叉耦合电弧焊工艺理论上可以实现焊接过程中传热、传质解耦和独立控制,具有很大的发展潜力,然而,传统的交叉耦合电弧工艺中旁路电弧电流一般由低频交流焊接热源提供,工作过程中会出现主电弧随着旁路电弧的极性改变而发生电弧摆动现象... 交叉耦合电弧焊工艺理论上可以实现焊接过程中传热、传质解耦和独立控制,具有很大的发展潜力,然而,传统的交叉耦合电弧工艺中旁路电弧电流一般由低频交流焊接热源提供,工作过程中会出现主电弧随着旁路电弧的极性改变而发生电弧摆动现象,使各个电弧之间的热力分配不平衡,传热、传质解耦不彻底.在增材制造应用中,会面临熔滴落点位置不可控、成型精度低等问题,为了解决主电弧的摆动问题,设计开发了旁路电弧为高频变极性电弧的交叉耦合电弧焊接热源.试验结果表明,这种焊接热源可以通过提高旁路电弧的变极性频率,有效地抑制主电弧的摆动行为,进一步实现交叉电弧中填充焊丝熔化速率与工件热输入之间的传热解耦,同时,抑制主电弧摆动后的现象表现为主电弧高频小幅度振动,理论上可以实现对熔池的搅拌作用,利于枝晶破碎、促进焊缝晶粒细化. 展开更多

关键词 交叉耦合电弧 电弧摆动 高频变极性电弧 传热解耦

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6061铝合金激光摆动-电弧复合焊组织与力学性能分析 被引量：4

4

作者 张贺 靳军 +3 位作者 蒋平 张风东 张振鹏 周志凯 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期94-102,I0008,I0009,共11页

对高铁6 mm的6061铝合金进行激光摆动-电弧锁底对接焊,以焊缝熔深与气孔率为指标,借助扫描电子显微镜(scanning election microscope,SEM),电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)等表征手段分析了摆动频率对焊缝微观... 对高铁6 mm的6061铝合金进行激光摆动-电弧锁底对接焊,以焊缝熔深与气孔率为指标,借助扫描电子显微镜(scanning election microscope,SEM),电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)等表征手段分析了摆动频率对焊缝微观组织与力学性能的影响规律.结果表明,当摆动频率升高为250 Hz时,焊缝气孔率降至1%以下,靠近熔合线附近的焊缝区域主要由柱状枝晶组成,而焊缝中心电弧区域主要由等轴枝晶组成,激光摆动频率变化会影响单位周期内光束前进距离,进而影响光束对熔池后方的搅拌能力强弱,随着激光摆动频率的增大,熔池的搅拌作用效果增强,焊缝中心等轴枝晶细化程度明显,晶粒尺寸由68μm降至44μm.当摆动频率为250Hz时,接头的抗拉强度达到最大为229 MPa,约为母材强度的73%,焊缝气孔率的降低和焊缝中心细化的枝晶组织为接头强度提高提供了有利条件. 展开更多

关键词 激光摆动-电弧复合焊 摆动频率 气孔率 微观组织 力学性能

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六向钢节点摆动电弧增材制造及其承载性能

5

作者 齐膑 余圣甫 +1 位作者 刘曙 何天英 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第4期138-144,共7页

根据六向钢节点结构特点,采用分区成形、平面切片以及摆动与偏置填充的策略制造。为了避免钢节点已成形部分与弧焊枪的相互干涉,将六向钢节点分为直壁圆筒区、两管相贯区和三管相贯区。直壁圆筒区采用摆动填充,两管相贯与三管相贯区分... 根据六向钢节点结构特点,采用分区成形、平面切片以及摆动与偏置填充的策略制造。为了避免钢节点已成形部分与弧焊枪的相互干涉,将六向钢节点分为直壁圆筒区、两管相贯区和三管相贯区。直壁圆筒区采用摆动填充,两管相贯与三管相贯区分别采用轮廓偏置填充与混合路径填充。合理的成形策略与摆动电弧增材制造工艺,使成形的六向钢节点有良好力学性能与高的成形精度,摆动电弧增材制造六向钢节点整体尺寸偏差为(±1.30)mm。有限元分析和台架测试电弧增材制造六向钢节点在实际工况条件下相贯区的最大应力为36.7MPa,远小于堆积金属屈服强度,始终处于弹性状态,具有高的承载性能。 展开更多

关键词 六向钢节点 摆动电弧增材制造 成形策略 承载性能

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摆动电弧传感器及其信号处理 被引量：7

6

作者 胡胜 罗雨 +2 位作者 焦向东 周灿丰 张中亮 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期59-61 65,共4页

介绍了一种适用于窄坡口管道焊接的摆动电弧传感器,利用这种传感器在短路过渡模式下进行焊接试验,通过使用低通滤波和不同小波对实验中的焊接信号进行降噪,并利用区域积分均差值法提取焊枪左右偏差电流,分析不同滤波方法的效果.试验结... 介绍了一种适用于窄坡口管道焊接的摆动电弧传感器,利用这种传感器在短路过渡模式下进行焊接试验,通过使用低通滤波和不同小波对实验中的焊接信号进行降噪,并利用区域积分均差值法提取焊枪左右偏差电流,分析不同滤波方法的效果.试验结果表明,采用coif5小波能够有效滤除信号中的高频噪声,同时保留信号原有的特征,为焊枪偏差信息的提取提供了依据. 展开更多

关键词 摆动电弧传感 信号处理 小波降噪

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摆动电弧传感的窄坡口GMAW过程系统建模和仿真 被引量：3

7

作者 罗雨 张中亮 +2 位作者 周灿丰 焦向东 杨成功 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期5-8,共4页

为了研究窄坡口对焊接过程的影响规律,根据焊接的能量平衡和熔滴平衡等原理对基于摆动电弧传感的GMAW系统进行数值仿真.针对焊炬高度的大小随着焊炬在坡口中的摆动不断变化,建立了包括焊炬摆动、电弧长度、电弧非线性负载及弧焊电源-电... 为了研究窄坡口对焊接过程的影响规律,根据焊接的能量平衡和熔滴平衡等原理对基于摆动电弧传感的GMAW系统进行数值仿真.针对焊炬高度的大小随着焊炬在坡口中的摆动不断变化,建立了包括焊炬摆动、电弧长度、电弧非线性负载及弧焊电源-电弧四个子系统的数学模型.并将此数学模型转换为Matlab/simulink环境下,涵盖整个焊接回路的GMAW系统动态特征仿真模型.结果表明,当焊接工艺参数相同时,运行系统仿真模型,可以获得和实际焊接试验基本相同的电流、电压波形数据. 展开更多

关键词 摆动电弧传感 窄坡口 数学模型 仿真

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摆动电弧埋弧焊的数学建模与仿真 被引量：3

8

作者 洪波 黄俊 +1 位作者 潘际銮 屈岳波 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期25-28,共4页

针对变速送丝调节系统埋弧焊的特点,利用MATLAB软件建立了V型坡口扫描单元的仿真模型、焊接电源单元的仿真模型、焊接电弧单元的仿真模型,并在此基础上形成了系统的整体仿真模型,全面研究了坡口形状、焊接电源和熔滴过渡形式对输出焊接... 针对变速送丝调节系统埋弧焊的特点,利用MATLAB软件建立了V型坡口扫描单元的仿真模型、焊接电源单元的仿真模型、焊接电弧单元的仿真模型,并在此基础上形成了系统的整体仿真模型,全面研究了坡口形状、焊接电源和熔滴过渡形式对输出焊接电流的影响机理;分析了电弧传感器的主要参数对焊缝偏差信息、焊接工艺参数的影响规律;探讨了常见干扰因素的影响,为建立摆动电弧埋弧焊焊缝自动跟踪系统提供理论依据。 展开更多

关键词 摆动电弧 埋弧焊 建模 仿真

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一种基于弧长控制的摆动电弧焊缝跟踪偏差信号处理方法 被引量：4

9

作者 洪波 王旭 +1 位作者 张淇淋 祝团结 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2010年第17期135-138,共4页

针对目前常用提取偏差信息的左右积分比较法对V型不对称坡口不适用的情况,结合摆动电弧传感器低频率的特点,提出一种半周期单边积分比较法判断焊枪位置,并采用弧长控制的算法来提取偏差。经实验证明,半周期单边积分比较法用于低频率的... 针对目前常用提取偏差信息的左右积分比较法对V型不对称坡口不适用的情况,结合摆动电弧传感器低频率的特点,提出一种半周期单边积分比较法判断焊枪位置,并采用弧长控制的算法来提取偏差。经实验证明,半周期单边积分比较法用于低频率的摆动电弧传感器,解决左右积分比较法对V型不对称坡口存在的误判是可行的,跟踪效果良好。 展开更多

关键词 摆动电弧传感器 焊缝跟踪 弧长算法 积分比较法 信号处理

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基于摆动旋转电弧的焊枪空间姿态识别 被引量：3

10

作者 李湘文 洪波 +1 位作者 尹力 洪宇翔 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期35-37,52,共4页

通过对现有电弧传感器的扫描信号进行深入研究,提出了一种摆动旋转电弧传感器,在分析其信号特点的基础上,推导出焊枪空间姿态与弧长变化之间的数学关系,建立了该电弧传感器的弧长数学模型.考虑到焊接电弧信号的特点与复杂性,采用了Gabo... 通过对现有电弧传感器的扫描信号进行深入研究,提出了一种摆动旋转电弧传感器,在分析其信号特点的基础上,推导出焊枪空间姿态与弧长变化之间的数学关系,建立了该电弧传感器的弧长数学模型.考虑到焊接电弧信号的特点与复杂性,采用了Gabor小波滤波器来消除信号中的噪声干扰,并对滤波后的采样数据进行了特征向量提取,降低了数据的维度,根据欧式距离的原理设计了焊枪姿态分类器,采用模型参数的最速下降法对焊枪的空间姿态进行了实时识别.结果表明,摆动旋转电弧传感器的焊枪空间姿态识别算法简单、获取信息量大,为提高焊缝跟踪的精度提供了理论依据. 展开更多

关键词 焊缝跟踪 摆动旋转电弧 焊枪姿态识别 GABOR小波

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基于双周期积分差值法的摆动电弧焊缝跟踪方法 被引量：3

11

作者 李毅 邓耀文 +2 位作者 洪波 周煜 海明天 《热加工工艺》 北大核心 2020年第13期123-127,共5页

在摆动电弧传感器V型坡口焊接过程中,焊枪工作角的变化会影响焊缝跟踪精度,引入焊枪工作角是提高跟踪精度和成型质量的重要手段。通过建立工作角、水平偏差和高度偏差三种变量的焊枪高度模型,提出一种双周期积分差值的方法,将当前周期... 在摆动电弧传感器V型坡口焊接过程中,焊枪工作角的变化会影响焊缝跟踪精度,引入焊枪工作角是提高跟踪精度和成型质量的重要手段。通过建立工作角、水平偏差和高度偏差三种变量的焊枪高度模型,提出一种双周期积分差值的方法,将当前周期的左右两侧半周期积分值与前一个周期的对应积分值进行比较,将高度偏差成功分离。然后使用二分法逼近焊枪工作角,完成焊枪水平偏差与工作角的解耦工作,同时求解焊枪工作角和焊枪水平偏差。最后使用弧焊机器人针对角焊缝进行了焊接试验,试验结果证明了该方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 摆动电弧 焊枪工作角 焊缝跟踪 焊枪高度模型 积分差值法

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摆动频率对短路过渡电弧传感信号的影响

12

作者 罗雨 胡胜 +2 位作者 周灿丰 张中亮 陈仪平 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1535-1539,1544,共6页

为了研究短路过渡条件下摆动电弧传感信号的特征,在短路过渡数值模型的基础上引入窄坡口焊炬摆动模型,建立了一种窄坡口焊接的数值仿真模型,并对摆动电弧传感的电流信号进行模拟;同时,进行了0~10Hz摆动频率范围内的窄坡口熔化极气体保... 为了研究短路过渡条件下摆动电弧传感信号的特征,在短路过渡数值模型的基础上引入窄坡口焊炬摆动模型,建立了一种窄坡口焊接的数值仿真模型,并对摆动电弧传感的电流信号进行模拟;同时,进行了0~10Hz摆动频率范围内的窄坡口熔化极气体保护焊焊接实验,以采集焊接电压和焊接电流信号.结果表明：实际的焊接电流波形与其数值仿真结果吻合;短路过渡的发生与摆动位置没有明显的对应关系,不宜通过焊接电压来计算焊缝偏差;摆动频率越大,随机发生的短路过渡噪声越容易掩盖摆动位置变化引起的电流特征,在保证跟踪精度的条件下,应尽量选择较小的摆动频率. 展开更多

关键词 熔化极气体保护焊 窄坡口 短路过渡 摆动电弧传感器 摆动频率

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摆动电弧窄间隙GMAW熔滴过渡规律 被引量：14

13

作者 徐望辉 林三宝 +1 位作者 杨春利 范成磊 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期109-114,共6页

研究摆动电弧窄间隙焊接中的熔滴过渡规律是深入理解该焊接方法的重要基础,由于受到电弧摆动、窄间隙坡口的影响,摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡比常规焊接更加复杂.采用高速摄像系统及焊接电信号采集系统成功地对摆动电弧窄间隙GMAW的熔... 研究摆动电弧窄间隙焊接中的熔滴过渡规律是深入理解该焊接方法的重要基础,由于受到电弧摆动、窄间隙坡口的影响,摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡比常规焊接更加复杂.采用高速摄像系统及焊接电信号采集系统成功地对摆动电弧窄间隙GMAW的熔滴过渡过程进行观测研究,揭示了摆动电弧窄间隙GMAW的熔滴过渡特性,分析了摆动参数、焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,由于焊丝在坡口之间的摆动改变了焊丝与侧壁之间的距离,引起了焊接电弧长度的变化,促使焊接电流发生了波动,从而导致了摆动电弧窄间隙焊接熔滴过渡的规律性变化. 展开更多

关键词 摆动电弧 窄间隙焊 熔滴过渡 熔化极气体保护焊

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考虑侧壁熔合的摆动电弧窄间隙MAG焊温度场热源模型 被引量：3

14

作者 袁帅 刘文吉 +1 位作者 李亮玉 蒋晓 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期95-99,133,共6页

为了研究窄间隙焊缝摆动电弧MAG焊焊缝成形影响因素,需对其温度场分布情况进行分析.针对摆动速度大于焊接速度的前提条件,分析了焊接层数不同导致的焊缝厚度不同以及磁偏吹对侧壁的影响,对多层单道焊建立了两种不同的热源模型.同时采用C... 为了研究窄间隙焊缝摆动电弧MAG焊焊缝成形影响因素,需对其温度场分布情况进行分析.针对摆动速度大于焊接速度的前提条件,分析了焊接层数不同导致的焊缝厚度不同以及磁偏吹对侧壁的影响,对多层单道焊建立了两种不同的热源模型.同时采用Comsol有限元分析软件,实现了热源模型的加载和温度场的模拟.结果表明,对于第一层焊(焊缝厚度3.6 mm)可以采用高斯—广义双椭球复合热源;对于第三层焊(焊缝厚度7.8 mm)可以采用双椭球—广义双椭球复合热源.对比同时刻温度场模拟结果的焊缝截面与实际试验结果的焊缝截面,发现两者侧壁熔深情况基本吻合.为后续对焊缝成形影响的进一步研究奠定了基础. 展开更多

关键词 窄间隙 摆动电弧 热源模型 温度场模拟 侧壁熔合

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摆动电弧对铝合金厚板窄间隙焊侧壁熔深的影响 被引量：1

15

作者 吴来军 刘一搏 +1 位作者 王亚峰 孙清洁 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2017年第13期72-75,79,共5页

侧壁未熔合是铝合金厚板窄间隙焊接过程中很容易出现的焊接缺陷。通过采用电机驱动弯曲导电嘴摆动来控制电弧的偏转,解决了侧壁熔合不良的问题。通过正交试验法以及单因素变量法,研究了不同焊接工艺参数对6061-T6铝合金板侧壁熔深的影... 侧壁未熔合是铝合金厚板窄间隙焊接过程中很容易出现的焊接缺陷。通过采用电机驱动弯曲导电嘴摆动来控制电弧的偏转,解决了侧壁熔合不良的问题。通过正交试验法以及单因素变量法,研究了不同焊接工艺参数对6061-T6铝合金板侧壁熔深的影响规律。结果表明,摆动角度是影响侧壁熔深的主要因素,其次是焊接速度和侧壁停留时间。对于坡口底部宽度10 mm、顶部宽度13 mm的U型坡口,最优的焊接工艺参数为摆动角度50°、侧壁停留时间0.5 s、摆动速度350°/s、送丝速度11 m/min、焊接速度200 mm/min。以最优的工艺参数为参考,实现了40 mm厚6061-T6铝合金厚板的单道多层窄间隙焊接,获得了侧壁熔合良好的焊接接头。热处理后的接头平均抗拉强度达到246.7 MPa。 展开更多

关键词 6061铝合金 窄间隙焊接 摆动电弧 侧壁熔深

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基于电弧传感器的管端环缝全自动焊机设计

16

作者 李华 田国华 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2015年第3期15-18,共4页

针对管端环缝的焊接现状,设计一款基于摆动式电弧传感器的管端环缝全自动焊机,给出焊机整体结构图,分析各主要组成部分的功能,提出具有无急回特性的焊枪运动控制装置的设计思想,实现了焊枪和摆动式电弧传感器一体化.并提出一种改进型左... 针对管端环缝的焊接现状,设计一款基于摆动式电弧传感器的管端环缝全自动焊机,给出焊机整体结构图,分析各主要组成部分的功能,提出具有无急回特性的焊枪运动控制装置的设计思想,实现了焊枪和摆动式电弧传感器一体化.并提出一种改进型左右区域积分差值法,最后用MATLAB进行仿真.理论分析和实验表明:该焊机具备管端环缝全自动焊接的功能,具有较高的焊缝检测精度. 展开更多

关键词 环缝焊接 摆动式电弧传感器 焊缝跟踪

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窄间隙P-GMAW仰焊位置熔滴过渡影响因素及控制方法 被引量：1

17

作者 刘文吉 肖宇 +1 位作者 杨嘉昇 朱鹏飞 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期58-63,I0006,I0007,共8页

管道窄间隙全位置焊接过程中,在接近仰焊位置容易出现焊接缺陷,制约了管道施工的质量和效率.文中针对管道自动焊仰焊位置成形差、可靠性低的问题,分析P-GMAW过程送丝速度、弧长修正、导电嘴到熔池距离等因素对熔滴过渡的影响规律.结果表... 管道窄间隙全位置焊接过程中,在接近仰焊位置容易出现焊接缺陷,制约了管道施工的质量和效率.文中针对管道自动焊仰焊位置成形差、可靠性低的问题,分析P-GMAW过程送丝速度、弧长修正、导电嘴到熔池距离等因素对熔滴过渡的影响规律.结果表明,增加弧长修正系数可以增大电弧对侧壁的热输入,能够缓解侧壁熔合不良的问题,但会使熔滴过渡路径难以控制.因此当焊枪运动到仰焊位置时,提高送丝速度有利于获得更小的熔滴、更高的过渡频率;降低导电嘴到熔池距离,可以增加电磁力、减小熔滴尺寸,从而更有利于仰焊位置熔滴向熔池的过渡,研究结果对于管道窄间隙焊接的工艺设计具有一定的指导意义. 展开更多

关键词 熔滴过渡 摆动电弧 熔化极气体保护焊 窄间隙焊接

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焊缝跟踪中的区间积分比较法及其算法改进 被引量：3

18

作者 洪波 梅长兴 +1 位作者 来鑫 符浩 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2009年第17期113-115,119,共4页

主要研究了摆动电弧传感器在焊缝跟踪中的焊缝偏差判别方法和算法改进,首先介绍了摆动电弧传感器的基本原理,然后介绍了区间积分比较法,通过对V型坡口的区间积分比较法的分析,说明在焊缝跟踪中有时会出现误判的原因。针对此问题设计了... 主要研究了摆动电弧传感器在焊缝跟踪中的焊缝偏差判别方法和算法改进,首先介绍了摆动电弧传感器的基本原理,然后介绍了区间积分比较法,通过对V型坡口的区间积分比较法的分析,说明在焊缝跟踪中有时会出现误判的原因。针对此问题设计了三种解决方案及算法,给出了它们的优缺点和应用范围。最后通过实际的焊缝跟踪实验,验证了改进算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 摆动电弧传感器 焊缝跟踪 区间积分比较法 算法改进

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基于视觉传感的摆焊管道立焊熔池特征分析 被引量：3

19

作者 夏良杰 刘源泂 +1 位作者 刘海生 王中任 《机床与液压》 北大核心 2020年第19期39-43,共5页

对摆动电弧GMAW焊在全位置立焊区间的熔池特征进行了研究,设计一套管道全位置焊接视觉监测系统。采集清晰的熔池序列图像;分析一个电弧摆动周期的立焊熔池变化特点;采用数学形态学的算法获取熔池轮廓。结果表明:定义的熔池视觉特征参数... 对摆动电弧GMAW焊在全位置立焊区间的熔池特征进行了研究,设计一套管道全位置焊接视觉监测系统。采集清晰的熔池序列图像;分析一个电弧摆动周期的立焊熔池变化特点;采用数学形态学的算法获取熔池轮廓。结果表明:定义的熔池视觉特征参数能有效地区分全位置焊不同立焊区间的熔池。在摆动电弧的作用下,立向上焊与立向下焊的熔池特征存在明显的差异性,立向上焊的熔池长与熔池面积较立向下焊分别大21%与10%,立向上焊的熔池尾部轮廓线呈水平状态,而立向下焊的熔池尾部呈现明显下凹特征。 展开更多

关键词 摆动电弧 全位置焊接 数学形态学 熔池视觉特征

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