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1、脈沖熔化極氣體保護(hù)焊熔透信息檢測(cè)與分析Detectionandanalysisofpenetrationinformationinpulsedgasmetalarcwelding學(xué)科專業(yè)：材料加工工程研究生：白鵬飛指導(dǎo)教師：胡繩蓀教授天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二零一七年十二月摘要焊接熔透控制是智能制造焊接質(zhì)量控制中的核心問(wèn)題，保證整條焊縫獲得均一穩(wěn)定的熔深或熔透狀態(tài)是最理想的焊接結(jié)果。然而由于不同的焊接階段所處條件的差異往往造成熔透控制效果不佳。因此本文旨在探究脈沖熔化極氣體保護(hù)焊起始階段和穩(wěn)定
2、階段熔池動(dòng)態(tài)中的焊接熔深及熔透狀態(tài)規(guī)律，這將對(duì)豐富熔池傳感信息、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制具有重要的指導(dǎo)意義。在GMAW-P焊接中利用定點(diǎn)焊接模擬焊接起始階段研究熔透狀態(tài)規(guī)律，固定焊接時(shí)間為2s，通過(guò)改變送絲速度（WFS）實(shí)現(xiàn)不同的焊縫熔深及熔透狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)脈沖峰值階段電弧電壓波動(dòng)（△U）與焊接時(shí)間的關(guān)系曲線呈先下降再水平的趨勢(shì)，其轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為焊縫達(dá)到穩(wěn)定熔深或熔透狀態(tài)的時(shí)刻。根據(jù)結(jié)構(gòu)激光反射法和電信號(hào)的信息融合傳感，對(duì)GMAW-P連續(xù)焊熔透規(guī)律進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)△U和脈沖峰值階段電弧電壓平均值（Mean_
3、U）兩個(gè)電信號(hào)特征量均可以識(shí)別焊接是否發(fā)生熔透。但該識(shí)別過(guò)程存在延遲，因此需要進(jìn)行預(yù)測(cè)控制。分析了峰值階段激光反射條紋在不同熔透狀態(tài)下的特征規(guī)律，提出了基于峰值階段熔滴過(guò)渡前以及整個(gè)峰值階段兩種情況下的特征信號(hào)，分別是激光條紋曲率和激光條紋像素累加值。研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)熔透激光條紋不能分辨出每一條條紋，整體呈“小燕狀”，條紋外輪廓的曲率最大，未熔透和臨界熔透激光條紋可以進(jìn)行分辨，隨著熔深的增加，激光條紋曲率逐漸減小，臨界熔透激光條紋曲率最小。整個(gè)峰值階段的激光條紋像素累加值的變化趨勢(shì)可以準(zhǔn)確反映焊縫背
4、面的熔透情況，當(dāng)焊接由未熔透轉(zhuǎn)變?nèi)弁笗r(shí)，像素累加值由于激光反射條紋的減少而降低，反之，像素累加值由于激光反射條紋的增多而增大。關(guān)鍵詞：熔透，熔池，電信號(hào)，結(jié)構(gòu)激光反射法，脈沖熔化極氣體保護(hù)焊IABSTRACTWeldpenetrationcontrolisthecoreproblemofweldingqualitycontrolofintelligentmanufacturing.Thebestresultistoobtainuniformandstableweldpenetrationinth
5、eweldingprocess.However,theeffectofpenetrationcontrolisusuallyunstableduetodifferentweldingconditionsindifferentweldingstages.Theprimaryaimofthispaperistofindcharacteristicvariableswhichcanreflecttheweldpenetrationstatesofthebeginningandstablestageso
6、fpulsedgasmetalarcwelding.Thisresearchhasimportanttheoreticalmeaningforenrichingtheweldpoolsensinginformationandrealizingprecisecontrol.TheweldpenetrationstatelawofthebeginningstageofGMAW-P,whichissimulatedbystationarywelding,isstudiedbykeepingthewel
7、dtorchandworkpiecestillandlasting2seconds.Differentweldpenetrationstatesarerealizedbychangingthewirefeedspeed(WFS).Theresultsindicatethatthefluctuationvalueofpeakvoltage(△U)decreasesfirstandthenkeephorizontal.Thestatusweldpenetrationisachievedattheti
8、mewhenturningpointappears.TheweldpenetrationstatelawofthestablestageofGMAW-Pisanalyzedthroughmulti-informationsensing.Theresultsindicatethat△Uandtheaveragevalueofpeakvoltage(Mean_U)bothcanidentifywhetherthefullpenetrationoccursornot.However，theelectr
