本文關(guān)鍵詞：激光增強水下MIG焊接電弧聲測試與分析技術(shù)研究

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【摘要】：高壓干法水下MIG焊接由于其高效、低廉和廣泛的適應(yīng)性,是海洋結(jié)構(gòu)物、核電堆內(nèi)構(gòu)件等水下環(huán)境焊接作業(yè)的主要發(fā)展方向。電弧聲信號是MIG焊接產(chǎn)生的信息源之一,反映了焊接過程的狀態(tài)變化,可以作為分析焊接電弧狀態(tài)、熔滴過渡以及焊接過程穩(wěn)定性等的一種重要方法。在研究高氣壓環(huán)境對MIG焊接熔滴過渡狀態(tài)的影響以及利用激光實現(xiàn)激光增強輔助熔滴過渡的過程中,以高壓干法水下MIG焊接實驗過程中產(chǎn)生的電弧聲信號為研究對象,利用同步采集的電流、電壓、電弧聲信號以及高速攝像圖像數(shù)據(jù),分析不同環(huán)境壓力對熔滴過渡狀態(tài)和焊接電弧穩(wěn)定性的影響及其在焊接電弧聲上的表現(xiàn),進而研究引入激光增強輔助作用前后電弧聲特征與焊接電弧、熔滴過渡狀態(tài)和焊接穩(wěn)定性等的相關(guān)性。為實現(xiàn)焊接過程信號的同步采集,利用已有的多信號同步采集系統(tǒng),搭建集成電弧聲的激光增強水下MIG焊接實驗多信號同步采集系統(tǒng),實現(xiàn)電流、電壓、電弧聲以及高速攝像數(shù)據(jù)的同步采集,實驗測試結(jié)果表明系統(tǒng)具備多信號高速同步采集功能,滿足課題要求,并且對焊接過程中的干擾信號具有良好的抑制作用。針對電弧聲信號容易受到外部噪聲干擾的特點,采用多種硬件降噪方法并利用軟件濾波和小波降噪技術(shù)手段對其進行降噪處理,測試結(jié)果表明降噪處理后明顯地消除了焊接過程中電弧聲信號中的干擾信號,為焊接過程電弧聲信號特征提取奠定了基礎(chǔ)。為了保證采集的電弧聲信號的準確性,并為電弧聲測試技術(shù)在水下壓力環(huán)境下的應(yīng)用奠定基礎(chǔ),分析水下環(huán)境壓力對傳聲器靈敏度的影響并對不同環(huán)境壓力下的傳聲器靈敏度進行了校準修正,從而實現(xiàn)電弧聲信號的準確采集和精確分析。在此基礎(chǔ)上研究了焊接電弧聲與不同環(huán)境壓力下焊接過程的相關(guān)性,并提取了不同環(huán)境壓力、不同熔滴過渡形式對應(yīng)的電弧聲時域和頻域特征信號。分析了高壓干法水下MIG焊接電弧聲產(chǎn)生的機理以及激光致聲信號對電弧聲信號的影響。在上述工作的基礎(chǔ)上,進行了0.1MPa~0.7MPa環(huán)境壓力下的激光增強MIG焊接熔滴過渡控制實驗,并提取了電弧聲特征信號。利用電弧聲信號對焊接過程穩(wěn)定性以及熔滴過渡狀態(tài)進行分析評價,結(jié)果證明可以利用電弧聲對激光增強MIG焊接過程熔滴過渡狀態(tài)進行監(jiān)控,并對焊接過程穩(wěn)定性進行預測,為進行高氣壓環(huán)境下激光增強MIG焊接熔滴過渡的閉環(huán)控制奠定了部分基礎(chǔ)。課題相關(guān)研究成果能夠豐富高壓干法水下MIG焊接過程檢測研究手段,為激光增強水下MIG焊接熔滴過渡以及焊接過程穩(wěn)定性在線監(jiān)控提供了一種新的方法途徑,具有一定的科學和工程應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：高壓干法 MIG焊接 激光增強 電弧聲 特征分析
【學位授予單位】：北京石油化工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG444.72
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景和意義12-14
• 1.1.1 課題研究背景12-13
• 1.1.2 課題的研究意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 課題來源與主要研究內(nèi)容15-18
• 1.3.1 課題來源15-16
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 實驗平臺搭建與多信號采集系統(tǒng)設(shè)計18-26
• 2.1 實驗平臺搭建18-21
• 2.1.1 激光增強MIG焊接原理19-20
• 2.1.2 激光增強MIG焊接系統(tǒng)20-21
• 2.2 多信號采集系統(tǒng)設(shè)計21-25
• 2.2.1 信號采集硬件系統(tǒng)21-24
• 2.2.2 信號采集軟件系統(tǒng)24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 電弧聲信號處理與傳聲器校準26-36
• 3.1 電弧聲信號噪聲成分分析26-27
• 3.1.1 電磁噪聲26
• 3.1.2 環(huán)境噪聲26-27
• 3.2 電弧聲信號降噪27-31
• 3.2.1 硬件降噪28-29
• 3.2.2 軟件降噪29-31
• 3.3 傳聲器校準31-34
• 3.4 本章小結(jié)34-36
• 第四章 MIG焊接電弧聲特征分析36-48
• 4.1 時域分析36-43
• 4.1.1 常壓環(huán)境電弧聲信號時域分析36-40
• 4.1.2 高氣壓環(huán)境電弧聲時域分析40-43
• 4.2 頻域分析43-47
• 4.2.1 傅里葉變換44-45
• 4.2.2 功率譜分析45-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第五章 激光增強水下MIG焊接實驗48-58
• 5.1 激光增強水下MIG焊接電弧聲產(chǎn)生機理48-49
• 5.1.1 水下焊接電弧聲產(chǎn)生機理48-49
• 5.1.2 激光對電弧聲的影響49
• 5.2 常壓環(huán)境下激光增強MIG焊接實驗與電弧聲特征分析49-52
• 5.2.1 時域分析50-51
• 5.2.2 功率譜分析51-52
• 5.3 高氣壓環(huán)境下激光增強MIG焊接實驗與電弧聲特征分析52-56
• 5.3.1 0.3MPa環(huán)境壓力下實驗與分析52-55
• 5.3.2 0.5MPa環(huán)境壓力下實驗與分析55-56
• 5.4 本章小結(jié)56-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 全文總結(jié)58-59
• 6.2 工作展望59-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64-66
• 研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文66-68
• 作者及導師簡介68

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本文編號：814121