焊接熔池

摘要： 将二元合金元胞自动机模型与热力学相平衡求解软件相结合,提出了一种三元合金元胞自动机模型.对模型的稳定性进行了验证,模拟了Ti-6Al-4V三元合金焊接熔池凝固过程中枝晶的生长形貌、溶质浓度的分布以及扰动振幅对枝晶生长的影响,并进行了金相实验验证.结果表明,模型稳定性良好,能够实现三元合金焊接熔池凝固过程的数值模拟;熔池中枝晶择优生长显著,且存在晶界偏析现象;Al元素与V元素在液相中的浓度分布规律大致相同;随着扰动振幅的增大,熔池中的枝晶数量逐渐增加,枝晶臂间距减小,竞争生长进一步加强;模拟结果与实验结果基本吻合.

摘要： 为了研究焊接过程中纵向磁场的加入引起的焊接电弧能量密度分布变化,进而引起的焊接熔池动态导热和液态金属体流场的变化,模拟了不同电流下不同方向纵向磁场下焊接熔池的导热及流场,旨在找出利于焊接接头质量的熔池流场分布。假设局部热平衡状态下,以磁流体动力学为基础,对外加纵向稳态磁场的TIG焊接熔池进行三维的瞬态数值模拟,对外加磁场作用下的熔池的动态行为进行了数值分析。结果表明,外加磁场可以有效地调节焊接熔池特征,且当外加磁场不同时,其调节效果差异较大。当外加稳态磁场时,液态金属发生逆时针或顺时针旋转运动,使得液态金属充分混合,熔池高温区域增加,但最高温度发生明显下降,磁场正向时,会大大提高热传递效率,且使熔池上表面的热流密度及电流密度改变成双峰分布。根据不同焊接条件下熔池的模拟结果与实验结果进行对比,发现该熔池数值模型可在一定程度上反映出实际焊接过程中熔池的特征,具有工程应用价值。

摘要： 双丝电弧焊是一种满足了焊缝质量、焊接效率的高效焊接方法,得到了广泛的应用.采用数值模拟方法,建立双丝电弧焊热源模型,考虑到熔滴在不同的过渡形式下以不同的动量、热量滴入熔池,建立了熔滴热源、动量模型,对焊接过程中影响熔池流动的驱动力进行加载,并且考虑了熔池边界能量的辐射和对流.对熔滴不同过渡形式下的熔池热场与流场进行模拟分析,熔池的流场和温度场.结果表明:熔滴喷射过渡可以得到更大的熔深和熔宽,以及熔宽比,大的深宽比有利于形成高质量的焊缝,提高焊接质量.细滴粒过渡熔池可以得到更高的焊接温度,熔池长度相对较短,热量较为集中,在熔池深度和宽度方向上金属流动更剧烈,有利于将气体以及杂质带至熔池表面并排出.

摘要： 为了研究焊接过程中纵向磁场的加入引起的焊接电弧能量密度分布变化,进而引起的焊接熔池动态导热和液态金属体流场的变化,模拟了不同电流下不同方向纵向磁场下焊接熔池的导热及流场,旨在找出利于焊接接头质量的熔池流场分布.假设局部热平衡状态下,以磁流体动力学为基础,对外加纵向稳态磁场的TIG焊接熔池进行三维的瞬态数值模拟,对外加磁场作用下的熔池的动态行为进行了数值分析.结果表明,外加磁场可以有效地调节焊接熔池特征,且当外加磁场不同时,其调节效果差异较大.当外加稳态磁场时,液态金属发生逆时针或顺时针旋转运动,使得液态金属充分混合,熔池高温区域增加,但最高温度发生明显下降,磁场正向时,会大大提高热传递效率,且使熔池上表面的热流密度及电流密度改变成双峰分布.根据不同焊接条件下熔池的模拟结果与实验结果进行对比,发现该熔池数值模型可在一定程度上反映出实际焊接过程中熔池的特征,具有工程应用价值.

摘要： 压缩机壳体毛坯通常是将酸洗原板卷圆后进行对接,然后采用等离子焊机进行焊接加工。而在焊接过程中,焊接熔池发生快速的非平衡加热及冷却现象,使焊接结构件产生焊接残余应力和变形,且由于焊接工艺参数的匹配不当,加上在装夹工位的影响下,焊接接头呈现非常复杂的变化,常常产生焊接咬边、开裂等缺陷。因此,科学地预测焊接变形规律,并在此基础上给予最优控制,对提高产品质量和使用安全有着至关重要的意义。

摘要： 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.

摘要： 针对MAG焊缝熔池区域图像的特点,利用滤波处理、图像分割和图像形态学等熔池图像的基本处理方法,开发出具有较高适应性和鲁棒性的图像处理方法.采用基于方向小波的边缘提取和基于活动轮廓模型的方法,更适合对焊缝熔池和间隙进行边缘提取.

摘要： 焊接熔池的三维信息测量得到清晰弧焊区图像的研究是当前国内外研究的一个热点问题,为了进一步深入探索熔池环境信息测量,文中首先完成了变形条纹相位的提取从理论上分析得到了变形条纹的一维频谱图,接着完成了CCD成像面参考面的焊接相对相位设计得到熔池表面形态的描述,然后完成了焊接母材平面的强背景光的高频率目标物频谱分析得出只要设计合适的空间滤波器可实现焊接环境光栅条纹的提取,在基于Matlab的滤波器系统设计结果得出:设计系统的光栅条纹的对比度明显提高了;吉布斯波纹幅值有了明显的改善,条纹的对比度也有相应的提高,实现了在强背景光同光栅条纹混淆的情况下光栅条纹的分离,这一研究焊接环境及弧焊的应用具有一定的现实意义.

摘要： 在实际处理焊接熔池图像中,常规的图像处理方法对噪声敏感难以准确提取熔池图像信息;本文提取焊接熔池图像中应用数学形态学理论的灰度形态学方法,可以快速,准确的检测到焊接熔池图像中熔池的信息,提升熔池图像处理精度,具有积极应用价值.

摘要： 基于元胞自动机方法建立了枝晶生长的数值模型,应用该模型模拟了Fe-C合金焊接熔池凝固期间柱状晶向等轴晶(CET)转变过程中枝晶生长形貌与溶质浓度分布状况,模拟过程主要考虑不同扰动振幅和冷却速率对柱状晶向等轴晶转变的影响.模拟结果清晰地再现了焊接熔池凝固过程中柱状晶向等轴晶的转变过程;随着时间步长增大,晶粒数逐渐增多,最终趋于稳定值;当冷却速率增加时,生长速度增大,枝晶生长的越充分,显微偏析越严重,而CET转变越容易所需时间越短;当扰动振幅增大时,一次枝晶生长的越细,二次、三次枝晶竞争越激烈.

摘要： 本文对铝合金焊接熔池凝固过程中熔合线附近区域的枝晶演变进行了定量相场研究.为了考虑焊接熔池枝晶生长过程中的瞬态条件,对推进速度及温度梯度等控制条件进行推导,然后与相场方程耦合,最终获得了熔池凝固组织的演变规律.研究结果表明,焊接熔池中枝晶生长的尖端速率在不同生长阶段的表现形式与推进速度具有较大的差异.在给定的焊接参数条件下,通过相场计算得到的一次枝晶间距与实验结果吻合良好.此外,在仿真结果和实验结果中均发现二次枝晶沿着温度梯度的方向偏转生长.

摘要： 根据气体保护焊焊接熔池图像处理的要求,以激光为背景光源,建立了高速摄影系统,利用准直扩束光学系统对激光进行准直扩束,采用主动视觉传感技术,设计特定的图像处理流程,对熔池图像的采集和图像处理技术进行研究,提取完整的熔池图像边缘,为建立焊接缺陷与熔池形态数学分析模型提供依据,为焊接装备的自动化及智能化研究奠定基础.

摘要： CMT是一种新型的低热输入焊接工艺,本文在传热学和流体动力学的基础上,结合CMT熔滴过渡在一冷一热不断交替中完成特点,同时考虑了相变潜热材料热物理性参数随温度变化等问题,建立了CMT焊接三维瞬态轴对称数学模型.对熔滴及母材分别施加弓柱状热源与双椭球热源,并利用UDF进行二次开发,成功实现热量与熔池体积力脉冲施加.用所建立的模型较好的模拟了不同焊接规范参数对CMT焊接流场的影响规律以及准稳态时基值电流与峰值电流作用期间熔池流场的分布规律,同时分别分析了浮力、电磁力、重力对熔池流场分布的影响.根据所建模型使用不同的工艺参数进行模拟,并将试验结果与模拟结果进行对比,结果吻合良好,表明了所建模型的正确性和适用性.

摘要： 全位置焊接熔池铁水受重力影响易发生下淌缺陷,破坏熔池良好成形.研制开发的励磁装置在熔池内可产生感应涡流,并与外加磁场作用从而生成克服重力的外加电磁力.但是在实验中发现交变励磁电源有效功率在高频阶段输出受到很大影响,对励磁负载回路进行了研究和分析,发现励磁负载回路存在感应环节,造成交变电源高频阶段的功率难以进一步提升,减弱了熔池内外加涡流强度和电磁力的大小,导致该工频率范围外加电磁力对熔池成形的影响效果急剧降低.针对该问题采用电路谐振技术,通过在励磁回路中串联电容,提升了交变电源功率的有效输出,对焊接前和焊接中励磁回路等效电阻和等效电感进行了分析和研究,获得了其变化规律,并就其原因进行了分析和讨论,这为下一步励磁装置自动功率控制奠定了理论基础.

摘要： 建立了电子束焊接过程热源模型,采用高精度Level Set方法追踪小孔界面,考虑反冲压力、热毛细力、表面张力和多相转变等因素的影响,同时考虑熔池内部的流动和传热机制,建立了电子束焊接瞬态小孔和熔池动力学行为三维耦合数学模型,实现了电子束焊接小孔的瞬态演化、小孔振荡以及运动熔池流动的耦合数值模拟,讨论了小孔壁面温度分布、小孔振荡和熔池流动行为等几个重要理论问题.结果表明:所建立的模型模拟得到的小孔振荡行为、焊缝形貌和熔池流动趋势与试验结果良好吻合.表面张力可引起小孔的高频剧烈振荡.当加速电压一定时,束流越大,小孔深度振荡的振幅就越大,小孔越不稳定.小孔的振荡对小孔壁面的温度分布有重要影响,只有在小孔较稳定的条件下,小孔壁面温度才会出现明显的从下到上温度逐步降低趋势.电子束焊接中小孔壁面绝大多数位置的温度均比材料沸点低几百度.另外,电子束焊接熔池内部存在着复杂流体运动,小孔的振荡对熔池流动具有十分重要的影响.研究同时表明:除热毛细力外,反冲压力也会引起沿小孔壁面从下到上的高速熔池流动.

摘要： 基于ForceArc焊接过程的实验观测结果,充分考虑其熔滴过渡特点,分析双V型坡口上下表面边界条件,建立ForceArc三维瞬态熔池流体动力学模型.模型模拟了不同预热温度及层间温度对焊接过程的影响,分析了工件上下坡口形貌对熔池传热、传质的影响,并与实验结果进行了对比,证明本文模型能够较好的模拟ForceArc焊接过程,对优化其焊接工艺参数具有一定的指导意义.

摘要： 基于ForceArc焊接过程的实验观测结果,充分考虑其熔滴过渡特点,分析双V型坡口上下表面边界条件,建立ForceArc三维瞬态熔池流体动力学模型.模型模拟了不同预热温度及层间温度对焊接过程的影响,分析了工件上下坡口形貌对熔池传热、传质的影响,并与实验结果进行了对比,证明本文模型能够较好的模拟ForceArc焊接过程,对优化其焊接工艺参数具有一定的指导意义.

摘要： 基于ForceArc焊接过程的实验观测结果,充分考虑其熔滴过渡特点,分析双V型坡口上下表面边界条件,建立ForceArc三维瞬态熔池流体动力学模型.模型模拟了不同预热温度及层间温度对焊接过程的影响,分析了工件上下坡口形貌对熔池传热、传质的影响,并与实验结果进行了对比,证明本文模型能够较好的模拟ForceArc焊接过程,对优化其焊接工艺参数具有一定的指导意义.

摘要： 基于ForceArc焊接过程的实验观测结果,充分考虑其熔滴过渡特点,分析双V型坡口上下表面边界条件,建立ForceArc三维瞬态熔池流体动力学模型.模型模拟了不同预热温度及层间温度对焊接过程的影响,分析了工件上下坡口形貌对熔池传热、传质的影响,并与实验结果进行了对比,证明本文模型能够较好的模拟ForceArc焊接过程,对优化其焊接工艺参数具有一定的指导意义.

摘要： 本发明提供了一种熔池平衡震荡脉冲深熔锁孔TIG焊接系统及其焊接方法；系统包括工业机器人、快频脉冲焊接电源、主控制系统、人机交互系统等；快频脉冲焊接电源包括功率模块和功能模块；功率模块包括用于提供低频脉冲电流的主功率模块和用于提供基值电流的至少一组从功率模块；功能模块包括用于实现斩波调制的高频斩波调制模块，以及高频高压引弧模块；主功率模块、高频斩波调制模块和高频高压引弧模块依次连接；从功率模块并联在高频斩波调制模块的输出端。本发明采用快频脉冲电流实现稳定锁孔焊接以及熔池的同步平衡震荡，可压缩电弧，提升电弧力，解决大电流锁孔焊接因热输入过大导致晶粒粗化的问题。

摘要： 本发明涉及机器人焊接领域，具体涉及一种机器人焊接用熔池监控支架，可实现对熔池监控相机的拍摄角度进行调整及旋转拍摄，本发明采用链条传动方式实现对熔池的全方位拍摄，也可以通过移动滑块在固定位置拍摄熔池，如位于焊枪的正前方，左面和右面，易于操作，装配方便。轨道安装板支撑起轨道和传动机构，通过调节机构与机器人连接，轨道随机器人一起运动，拍摄出熔池的动态焊接过程。

摘要： 本发明涉及一种基于“刀刃形”气流主动调控激光焊接小孔和熔池的保护方法，该方法的特征在于：“刀刃形”保护气流劈开小孔内高速喷发的蒸汽流并作用于深熔小孔口，抑制羽辉阻碍光束传输和保护熔池；同时压制熔池中凸起液柱，抑制飞溅和驼峰；保护气流可扩大小孔口，利于孔内蒸气逸出、降低焊缝中的气孔率。“刀刃形”保护气流的厚度在0.1mm～3mm之间，刃长(垂直于气流轴向的长度)在1mm～20mm之间，流速在1m/s～300m/s之间；“刀刃形”保护气流的轴向与光束轴向间的夹角在1°～90°之间。“刀刃形”保护气流在板面上的投影宽度等于气流的厚度，该投影与焊接方向的夹角为0°～180°。本发明可以获得更大的熔深、更好的焊缝表面成形质量，并明显降低焊缝中的气孔率。

摘要： 本发明涉及焊接加工领域，公开了一种焊接中搅拌焊接熔池的方法及电磁摆动装置。所述方法为：在焊枪处安装电磁摆动装置，接通所述电磁摆动装置的电磁线圈电源后，导磁棒周围产生一定方向的磁场，在磁场的作用下，焊枪产生的电弧摆动，搅拌焊接熔池使金属杂质均匀。所述电磁摆动装置，包括电磁线圈、导磁棒、磁摆器护罩，导磁棒外围缠绕电磁线圈，电磁线圈外为磁摆器护罩。采用本发明提供的方法，提高了工件的硬度均匀性，保证了工件表面堆焊层的质量，从而保证了修复的工件合格率。

摘要： 本发明公开了一种焊接熔池图像预测焊缝形貌的深度学习方法，涉及焊接技术领域，包括以下步骤：首先，通过上下布置的两个CCD相机从不同角度采集到焊接时同一时刻同一位置的熔池图片，对熔池图片进行裁剪、滤波等图像处理，利用靶纸对相机的标定后，通过三维重建，获得熔池的三维云图拟合得到熔池表面的三维曲面关系z＝f(x，y)，利用像素代替熔池的横纵坐标，灰度值的大小表示熔池表面的波动情况，将其由三维图像转化为包含三维信息的二维图像，采用优化后的损失函数改进卷积神经网络计算，提取并学习二维熔池图像中的熔池信息，对焊缝的形貌进行预测。本发明解决了目前仅使用焊接参数对焊缝形貌预测导致的精度不足的问题。

摘要： 本发明提供了一种焊接熔池的观测装置，涉及焊接技术领域，以解决现有技术中焊接观测相机不能在正常光状态和焊接强光下的两种场景中自由切换的技术问题。该观测装置包括摄像机构、滤光组件、旋转机构以及摄像冷却机构，摄像机构，用于通过滤光组件获取焊接熔池的观测图像；滤光组件，用于滤除焊接熔池的观测图像中指定波长的焊接电弧光；旋转机构，安装在摄像机构上且与滤光组件相连接，用于通过旋转带动滤光组件转动，以将滤光组件置于摄像机构前方；摄像冷却机构，设置在摄像机构上，通过摄像冷却机构内部的循环气流带走摄像机构产生的热量。

摘要： 一种多能量复合激光焊接熔池观测装置及实验方法，包括第一固定件、第三固定件和底座，底座两端竖直设置有第一承重墙和第二承重墙，底座两侧设置有密封墙，第一固定件一端设置在第一承重墙上，另一端设置在第二承重墙，第三固定件一端设置在第一承重墙上，另一端设置在第二承重墙，第一固定件、第三固定件、第一承重墙、第二承重墙、密封墙和底座形成密闭箱体；第一固定件上设置有工件，工件下方设置有磁场源；第三固定件上设置有透明材料。本发明的实验方法步骤简洁，对设备无太高要求，通过设计特点鲜明的参考点、提供精确的激光束位置区间，可以实现激光束的精确定位，从而提高熔池拍摄效果。

摘要： 本发明公开了镍基合金焊接熔池相变的模拟方法，首先根据传热学原理建立焊接温度场模型，然后利用相变原理构建相变模型，再依据线性插值法将宏观温度场与微观温度场进行耦合建立相变模型，并对模拟过程中的一些模拟条件进行了适量简化，建立了镍基合金焊接熔池相变的计算模型，最后在模拟软件Matlab上实现了可视化的计算和分析。本模型能够计算不同时间、不同焊接工艺参数下镍基合金焊接过程中温度场的演变情况，并通过耦合宏微观温度场，实现了在高度动态化的温度场变化过程中计算焊缝金属的相变情况，从而为研究镍基合金焊接过程中的相变过程提供了一种全新的、更直观的且高效可靠的研究手段。

摘要： 本发明公开了一种焊接熔池成像的滤波片切换装置及切换方法，包括滤波片存放盒主体，其特征在于：滤波片存放盒主体的内壁转动安装有丝杆，滤波片存放盒主体的顶部通过焊接固定安装有电机，电机的输出轴与丝杆通过联轴器相连接，丝杆的外部通过螺纹连接有螺母座，螺母座的一侧通过焊接固定有吸取管，滤波片存放盒主体的一侧通过焊接固定有直线导轨，直线导轨的外部通过滑动套接有滑块，滑块的一侧与吸取管通过螺栓固定，滤波片存放盒主体的顶部安装有风机，吸取管的顶端通过焊接贯通连接有吸取气缸，吸取气缸的输出端与滤波片存放盒主体的内部相贯通，吸取气缸的底部安装有转轴，转轴的外部通过焊接固定有齿盘，该装置解决了当前实用性差的问题。

摘要： 本发明公开了一种焊接用熔池成像智能监测装置及其监测方法，属于焊接设备技术领域，包括底座，所述底座的顶部设有焊接工件，所述焊接工件通过固定组件固定在底座的顶部，所述底座的顶部设有三组光谱成像镜头，所述底座的底部且位于三组所述光谱成像镜头的对应处设有安装组件；本发明通过三组光谱成像镜头的设置，三组光谱成像镜头分别设置在焊接工件顶部的三个不同的方向，可从不同角度观测焊接熔池，利用视差原理，得到焊接过程中熔池表面的三维形态，相比较传统的电弧监控相机拍摄，本装置可实现对焊接过程中熔池表面的三维形态进行抓取，得到与熔池实际形貌较为贴合的图像，以对熔池的参数特征进行准确监测。