發(fā)布時(shí)間：2020-04-28 08:38

【摘要】：焊接技術(shù)作為現(xiàn)代制造業(yè)中最重要的材料成形和加工技術(shù)之一,應(yīng)用領(lǐng)域幾乎遍及所有的工業(yè)制造領(lǐng)域,焊接質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量上的保障,同時(shí)關(guān)系到產(chǎn)品可靠性及使用年限,還涉及成本、效率與市場(chǎng)反映等等,焊接質(zhì)量管理系統(tǒng)的構(gòu)建具有劃時(shí)代的意義。針對(duì)弧焊車(chē)間焊接設(shè)備數(shù)目眾多、區(qū)域分散不集中、環(huán)境復(fù)雜且存在大量干擾的情況研究開(kāi)發(fā)了弧焊車(chē)間網(wǎng)絡(luò)化焊接過(guò)程質(zhì)量管理軟硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了焊接工藝及其相關(guān)信息的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)庫(kù)管理、焊接過(guò)程工藝參數(shù)和熔池視覺(jué)圖像的協(xié)同傳感采集、分析及網(wǎng)絡(luò)傳輸與數(shù)據(jù)庫(kù)管理。雙絲脈沖熔化極惰性氣體保護(hù)(Pulse Metla Inert Gas,PMIG)焊焊接過(guò)程存在熔滴過(guò)渡與兩電弧間復(fù)雜的相互作用等情況,相對(duì)于其它弧焊方法影響其焊接過(guò)程質(zhì)量的因素更加多樣更加復(fù)雜,本文焊接過(guò)程工藝參數(shù)與熔池視覺(jué)圖像的分析圍繞鋁合金雙絲PMIG焊展開(kāi)。焊接過(guò)程電流電壓信號(hào)的變化可以一定程度的反映焊接電弧性能,例如弧長(zhǎng)變化和有無(wú)短路飛濺、斷弧、熔滴過(guò)渡異常等情況在電信號(hào)上都有反映。文中針對(duì)鋁合金雙絲PMIG焊焊接過(guò)程電流電壓參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,包括前后電弧電壓概率密度分析和前后電弧UI相圖分析,得出焊接電弧電壓概率密度曲線(xiàn)及UI相圖與焊接過(guò)程穩(wěn)定性之間的定性關(guān)系�；诤附舆^(guò)程是存在強(qiáng)干擾的非線(xiàn)性過(guò)程,焊接工藝參數(shù)瞬態(tài)信號(hào)屬于典型的非線(xiàn)性、非平穩(wěn)信號(hào),文中引入了一種時(shí)頻分析方法-變分模態(tài)分解(Variational Mode Decomposition,VMD)來(lái)進(jìn)行焊接過(guò)程電流參數(shù)分析。通過(guò)信號(hào)頻譜觀察法確定了 VMD算法的重要參數(shù)K,并且經(jīng)過(guò)VMD分解得到了脈沖電流的直流分量和各次諧波分量,有效的避免了模態(tài)混疊現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上提出采用各分模態(tài)標(biāo)準(zhǔn)差熵和奇異譜熵的方法評(píng)價(jià)焊接過(guò)程穩(wěn)定性,經(jīng)試驗(yàn)與分析該方法有一定的有效性和穩(wěn)定性�；陔娀釕T性等對(duì)電弧電導(dǎo)率的影響,使得脈沖電流上升段與下降段電壓變化明顯不同,提出采用瞬時(shí)電弧電壓除瞬時(shí)焊接電流得到焊接電弧瞬時(shí)等效電阻作為焊接過(guò)程電參數(shù)分析的一項(xiàng)基本參數(shù)。并將焊接過(guò)程電流信號(hào)、電壓信號(hào)與等效電阻信號(hào)的近似熵、樣本熵與模糊熵值進(jìn)行了對(duì)比,得出焊接過(guò)程電流電壓參數(shù)近似熵值與等效電阻模糊熵值均可一定程度的反映焊接過(guò)程穩(wěn)定性,并且隨著焊接過(guò)程穩(wěn)定性的增加而減小,其中等效電阻模糊熵值對(duì)焊接過(guò)程穩(wěn)定性變化更加敏感。鋁合金雙絲PMIG焊接過(guò)程中前后電弧存在復(fù)雜的相互作用,文中引入反映兩時(shí)間序列相互獨(dú)立性的互模糊熵對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性分析,并將前后電弧電流信號(hào)、電壓信號(hào)的與等效電阻信號(hào)的互模糊熵進(jìn)行了對(duì)比,得出等效電阻信號(hào)互模糊熵對(duì)焊接過(guò)程穩(wěn)定性更加敏感,可以很好的評(píng)價(jià)雙絲焊焊接過(guò)程穩(wěn)定性。并采用支持向量機(jī)方法分別以文中提出可表征焊接過(guò)程穩(wěn)定性差異的焊接過(guò)程工藝參數(shù)特征值或其組合為輸入特征向量,以焊接過(guò)程穩(wěn)定性為輸出進(jìn)行了分類(lèi)評(píng)價(jià)準(zhǔn)確率對(duì)比,得出等效電阻互模糊熵對(duì)焊接過(guò)程穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)準(zhǔn)確率最高,平均準(zhǔn)確率可達(dá)90%,而將其與等效電阻模糊熵組合作為輸入向量時(shí)平均準(zhǔn)確率可達(dá)93%,單次分類(lèi)準(zhǔn)確率可達(dá)98.5%。通過(guò)檢測(cè)鋁合金雙絲PMIG焊后絲電流脈沖下降沿及對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù),向工業(yè)相機(jī)發(fā)觸發(fā)信號(hào),實(shí)現(xiàn)了熔池視覺(jué)與焊接過(guò)程工藝參數(shù)的協(xié)同采集。并且在此基礎(chǔ)上提取了熔池幾何特征參數(shù),初步研究了熔池幾何特征參數(shù)與焊接過(guò)程線(xiàn)能量之間的關(guān)系。并且針對(duì)焊接過(guò)程穩(wěn)定性存在突變的焊縫熔池圖像計(jì)算了其奇異譜熵、圖像一維熵和圖像二維熵,得出熔池圖像的三種熵值隨著焊接過(guò)程穩(wěn)定性變化均有明顯的變化。結(jié)合焊接過(guò)程等效電阻互模糊熵與焊接熔池圖像灰度分布特征值對(duì)焊接過(guò)程中穩(wěn)定性發(fā)生突變的焊縫進(jìn)行了突變位置的檢測(cè),經(jīng)人工設(shè)計(jì)表面清潔度突變與焊接過(guò)程中突發(fā)側(cè)向風(fēng)試驗(yàn)及計(jì)算分析得到此方法可以較準(zhǔn)確的診斷焊接過(guò)程穩(wěn)定性發(fā)生突變的位置。
【圖文】：

圖１．１智能化焊?

張岡Ｕ、樊丁等［２５］針對(duì)非熔化極氣體保護(hù)焊（Ｇａｓ邋Ｔｕｎｇｓｔｅｎ邋Ａｒｃ邋Ｗｅｌｄｉｎｇ，邋ＧＴＡＷ）過(guò)程逡逑中因焊接參數(shù)波動(dòng)，熱傳導(dǎo)條件變化難以實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制熔透的難題，建立了焊接電參逡逑數(shù)與熔池相變潛熱、背面熔寬間的動(dòng)態(tài)變化數(shù)學(xué)模型，見(jiàn)圖１．３。仿真研究了改變焊接逡逑電流、電弧電壓對(duì)焊縫熔透狀態(tài)的動(dòng)態(tài)影響規(guī)律，，預(yù)測(cè)了恒定電參數(shù)Ｋ點(diǎn)焊熔透狀態(tài)發(fā)逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG441.7

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本文編號(hào)：2643270