等离子弧焊小孔信号的等离子云传感研究

论文摘要

等离子弧焊接过程中,熔池小孔的稳定性是影响等离子弧焊接过程稳定性及接头质量的重要因素。在焊接过程中,检测小孔状态并实时控制,从而提高焊接质量是当前等离子弧焊接质量控制的研究核心。本文研制开发了等离子弧焊接信号检测系统。对等离子弧焊接过程中,等离子云现象进行了深入研究,分析了等离子云现象产生的机制及其条件。指出等离子云形态变化与熔池小孔状态密切相关,通过检测等离子云形态变化可以检测熔池小孔状态。本文对探针法检测等离子云的机理、影响因素以及等离子弧焊接过程中,等离子云信号的波形特征做了深入研究。指出熔池小孔形成、闭合过程中,等离子云出现一个周期的翘摆运动,等离子云检测信号也随之出现一个负脉冲信号。研究表明,这个负脉冲信号可以作为等离子弧焊接过程中小孔状态变化的特征判据;负脉冲信号的频率则可以作为脉冲焊接是否保持“一脉一孔”焊接的特征判据。在此基础上,本文研制了实用化的多探针等离子云传感器,并利用尾焰传感器对比检验了所设计传感器的可靠性及检测精度。最后,本文以设计的等离子云传感器为基础,探讨了等离子弧焊接熔透闭环控制。结果表明,等离子云信号可以很好地反映熔池熔深以及小孔尺寸的变化,等离子云传感方法是一种实用的小孔信号传感方法。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 等离子弧焊接的研究进展
• 1.3 熔池小孔信号的传感方法
• 1.3.1 背面传感方法
• 1.3.2 正面传感方法
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 等离子弧焊接设备及检测系统的建立
• 2.1 等离子弧焊接设备
• 2.1.1 焊枪
• 2.1.2 焊接电源
• 2.1.3 气路系统
• 2.1.4 小车行走系统
• 2.1.5 电气控制系统
• 2.2 多通道信号检测系统
• 2.2.1 系统硬件设计
• 2.2.2 系统软件设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 等离子云现象分析
• 3.1 等离子云现象
• 3.2 等离子云的形成机制及条件
• 3.2.1 等离子弧的特征
• 3.2.2 等离子电弧力分析
• 3.2.3 等离子云的形成机制探讨
• 3.2.4 等离子云的形成条件分析
• 3.3 等离子云形态变化特征及其与小孔行为的关系
• 3.4 本章小结
• 第四章 熔池小孔信号的等离子云传感
• 4.1 等离子云信号的检测
• 4.2 探针法检测等离子云信号
• 4.2.1 探针法检测等离子云信号的装置
• 4.2.2 探针法检测等离子云信号的原理
• 4.2.3 探针法检测等离子云信号的影响因素
• 4.3 焊接过程等离子云信号分析
• 4.3.1 直流等离子弧焊接
• 4.3.2 脉冲等离子弧焊接
• 4.4 本章小结
• 第五章 等离子云传感器及其性能测试
• 5.1 等离子云传感器的设计
• 5.1.1 等离子云传感器的机械装置
• 5.1.2 等离子云传感器的信号处理电路
• 5.2 等离子云传感器的性能测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 等离子云传感闭环控制应用研究
• 6.1 脉冲焊接熔透闭环控制应用
• 6.1.1 脉冲等离子弧焊接工艺分析
• 6.1.2 一脉一孔熔透控制
• 6.2 “一脉一孔”熔透闭环控制的进一步研究
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢