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1、脈沖熔化極氣體保護焊熔透信息檢測與分析Detectionandanalysisofpenetrationinformationinpulsedgasmetalarcwelding學科專業(yè)：材料加工工程研究生：白鵬飛指導教師：胡繩蓀教授天津大學材料科學與工程學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焊起始階段和穩(wěn)定
2、階段熔池動態(tài)中的焊接熔深及熔透狀態(tài)規(guī)律，這將對豐富熔池傳感信息、實現(xiàn)精準控制具有重要的指導意義。在GMAW-P焊接中利用定點焊接模擬焊接起始階段研究熔透狀態(tài)規(guī)律，固定焊接時間為2s，通過改變送絲速度（WFS）實現(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（△U）與焊接時間的關(guān)系曲線呈先下降再水平的趨勢，其轉(zhuǎn)折點即為焊縫達到穩(wěn)定熔深或熔透狀態(tài)的時刻。根據(jù)結(jié)構(gòu)激光反射法和電信號的信息融合傳感，對GMAW-P連續(xù)焊熔透規(guī)律進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)△U和脈沖峰值階段電弧電壓平均值（Mean_
3、U）兩個電信號特征量均可以識別焊接是否發(fā)生熔透。但該識別過程存在延遲，因此需要進行預測控制。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渡前以及整個峰值階段兩種情況下的特征信號，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。整個峰值階段的激光條紋像素累加值的變化趨勢可以準確反映焊縫背
4、面的熔透情況，當焊接由未熔透轉(zhuǎn)變?nèi)弁笗r，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，結(jié)構(gòu)激光反射法，脈沖熔化極氣體保護焊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
