【摘要】：隨著金屬增材制造技術(shù)的發(fā)展,電弧增材制造技術(shù)作為新的成型工藝引起了越來越多的研究機構(gòu)的關(guān)注,而電弧增材制造的過程監(jiān)控是提高電弧增材制造質(zhì)量和提高良品率的重要手段。為此,本論文搭建一套基于紅外視覺和電流電壓信號的電弧增材制造過程監(jiān)測系統(tǒng),通過實驗采集了三種電弧增材制造缺陷過程的紅外圖像和電流電壓信號,分別研究了紅外圖像特征和電流電壓信號特征,并根據(jù)特征設計了對應的缺陷識別算法,從而為電弧增材制造提供一種多傳感復合在線監(jiān)測途徑。本論文的主要研究結(jié)論包括:(1)選用波長為7.5~13μm的紅外熱像儀、霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器,根據(jù)GMAW電弧堆焊增材制造特點,設計并搭建復合紅外熱場及電場信息的在線監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)電弧增材制造過程紅外圖像和電流電壓信號的在線監(jiān)測。(2)設計三組對比試驗,并按照實驗設計進行電弧增材制造實驗,實驗中成功的“制造”出了三種典型的電弧增材制造缺陷,采集到過程中的紅外圖像和電流電壓信號。(3)通過3組對比實驗成功采集到缺陷產(chǎn)生過程信號。對不連續(xù)、塌陷和氣孔三種缺陷過程采集到的紅外圖像和電流電壓信號進行了詳細的特征分析,歸納了每種缺陷產(chǎn)生時對應的相應特征,為實現(xiàn)缺陷識別算法的設計奠定了基礎(chǔ)。(4)采用OpenCV視覺庫和函數(shù),依據(jù)缺陷的相應特征,分別設計了相應的缺陷識別算法,能夠?qū)崿F(xiàn)不連續(xù)、塌陷和氣孔三種缺陷的識別。(5)基于WPF(Windows Presentation Foundation)框架開發(fā)了電弧增材制造多傳感在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件,軟甲界面友好,實現(xiàn)對增材制造過程紅外圖像和電流電壓信號的實時檢測,實時記錄電弧增材制造全過程,并對過程中的3種典型缺陷進行識別。
【圖文】：

3華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文圖1-1 手工電弧堆焊制造金屬容器當然從現(xiàn)代智能制造的角度說來，這樣用手工方式堆焊出來的金屬構(gòu)件跟“數(shù)字化”“智能制造”是完全不搭邊的，但這種思想方法確實是為我們進行大尺寸金屬零部件的堆積成形提供了一個非常新穎的思路。很早開始就有學者將電弧增材制造作為一種零件的制造方式進行了探索。最早在 1983 年的時候，一名德國的工程師就已經(jīng)嘗試過利用埋弧焊的工藝[9]，逐層進行了堆焊，創(chuàng)造性的制造出了一個圓柱形金屬容器，尺寸非常大，總重量接近了 79 噸之多，成型制造出的零件具有良好的抗拉強度、屈服強度和韌性。隨后在 1998 年，英國諾丁漢大學的 Spencer 等人則創(chuàng)造性的利用焊接機器人

圖 1-2 GMAW 電弧增材制造成型回轉(zhuǎn)體零件現(xiàn)在國內(nèi)外研究較多的電弧增材制造的方式主要有熔化極氣體保護焊（Getal Arc Welding，GMAW）和非熔化極氣體保護焊（Tungsten Inert Gas WeldinIG）兩種方式。）熔化極氣體保護焊（GMAW）電弧增材制造技術(shù)熔化極氣體保護焊（GMAW）電弧增材制造技術(shù)又分為熔化極惰性氣體保護MIG，:MetalInert-gasWelding）和熔化極活性氣體保護焊（MAG，MetalActivercWelding），兩種方式都是在制造時電極不融化，利用電極和母材導通時擊穿空生的電弧作為熱源將金屬絲材熔化，作為熔覆材料，隨后熔覆層快速冷卻凝固形覆層。而二者的區(qū)別僅在于過程中使用的保護氣體不同，，一種是惰性氣體，通常r 氣體、He 氣體；另一種則是混合了活性氣體，通常是 CO2和 Ar 的混合氣體。電弧增材制造方式基本能夠適用于所有的金屬材料，同時負載持續(xù)率高，熔覆的比較高。但是電弧的穩(wěn)定性相對較差，容易受到影響導致參數(shù)的變化，因此成型
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG444

【參考文獻】

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本文編號：2664334