磁控电弧埋弧焊焊缝跟踪系统的物理特性研究

论文摘要

在现代的工业生产中,焊接已经被广泛地应用于各个领域。埋弧焊由于具有较高的生产效率,较好的焊接质量和焊缝外观,以及良好的操作环境,已经成为应用最为广泛的焊接方法之一。前人把磁控技术应用于CO2气体保护焊,研制了磁控摆动电弧CO2气体保护焊跟踪系统。本文在对磁控摆动电弧CO2气体保护焊跟踪系统中磁控电弧传感器的特性以及系统的稳定性研究基础上,进行了以下研究:1、分析磁场对埋弧焊的影响,并设计两组实验进行验证;然后在前人研究基础上,设计开发磁场驱动电弧装置和横向的交变磁场驱动电弧装置,对励磁电源、信号采集及信号处理系统进行了优化设计。2、通过是否添加合金碎丝,对磁控电弧埋弧焊电弧摆动的稳定性进行研究。对添加合金碎丝和不含合金碎丝的二种焊缝进行了力学性能分析,研究合金元素对焊缝性能的影响,从而得出合金碎丝对电弧稳定性的影响规律。超声波焊缝质量检测结果表明:合金碎丝能够提高电弧摆动的稳定性。3、前人采用统计分析方法分析了电弧稳定的原因,并取得了一定的进展,但其实用性较差。本文在其基础上从非线性的角度,采用近似熵的分析方法对磁控埋弧焊电弧稳定性进行研究。根据不同电流、电压以及焊接速度设计一系列实验,计算各个参数的近似熵均值,探索磁控埋弧焊稳定性与近似熵的联系。本课题主要有两个创新点:一是利用合金碎丝替代传统的焊剂,引入了“次电弧”的概念;二是利用非线性近似熵来量化评价焊接参数对焊接稳定性的影响,对以后的研究具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究意义
• 1.1.2 研究指导思想
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 埋弧焊工作的基本原理
• 1.2.2 国内外埋弧焊研究的现状
• 1.2.3 国内外埋弧焊研究的发展趋势
• 1.3 课题研究的内容
• 第2章 磁控埋弧焊的焊缝跟踪系统平台的优化
• 2.1 焊缝跟踪系统平台的简介
• 2.1.1 磁控电弧传感器焊缝跟踪平台的构成
• 2.1.2 磁控电弧传感器的基本原理及构成
• 2.1.3 磁控埋弧焊的自动跟踪系统的原理
• 2.1.4 磁场对焊接电弧的影响分析简介
• 2.2 励磁电源的优化设计
• 2.2.1 波形发生器的设计
• 2.2.2 放大电路的设计
• 2.3 信号的采集和处理系统优化设计
• 2.3.1 信号的采集
• 2.3.2 信号的滤波
• 2.4 本章小结
• 第3章 利用合金碎丝改善埋弧焊电弧摆动性能的研究
• 3.1 合金碎丝法原理
• 3.2 合金碎丝方法对焊缝性能的影响规律研究
• 3.3 合金碎丝对焊接质量的影响
• 3.3.1 试验方案
• 3.3.2 试验条件
• 3.3.3 试验方案和结果
• 3.3.4 分析和讨论
• 3.4 合金碎丝对焊接电弧摆动稳定性的影响
• 3.4.1 试验方案
• 3.4.2 试验条件
• 3.4.3 试验结果
• 3.4.4 分析和讨论
• 3.5 合金碎丝改善埋弧焊电弧摆动性能的机理
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于非线形近似熵的磁控埋弧焊电弧稳定性分析
• 4.1 磁控埋弧焊的电弧稳定性的评判标准
• 4.2 非线性近似熵的原理和算法
• 4.3 磁控埋弧焊电弧电流信号的近似熵计算
• 4.4 磁控埋弧焊在不同送丝速度下的近似熵计算
• 4.5 非线性近似熵在磁控埋弧焊中的运用规律
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录（个人在学期间发表的学术论文与科研成果）