对变极性等离子弧焊接熔透信息的检测与分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第51卷第20期机械工程学报Vlo1．51NO．202015年l0月JOURNALOFMECHANICALENGINEERING0ct．2015DoI：10．3901／JME．2015．2O．114变极性等离子弧焊接熔透信息的检测与分析术春兰韩永全陈芙蓉洪海涛f内蒙古工业大学材料成型自治区重点实验室呼和浩特010051)摘要：通过对铝合金3003变极性等离子弧穿孔立焊熔池振荡行为的研究，发现熔池振荡频率与焊接熔透之间的内在规律。在变极性电流的作用下，焊接熔池产生振荡，可以通过对电弧电压频谱分析获得熔池固有振荡频率。分别建立变极性等离子弧穿孔立焊未

2、熔透及完全熔透熔池模型，并分析焊接电流的变化对熔池固有振荡频率的影响，发现焊接电流大小对其影响很小，可以忽略。为了验证该模型的准确性，进行理论与实测分析，结果表明，理论值与实测值相吻合。熔池固有振荡频率主要取决于熔池宽度、深度及材料密度等参数，而其他焊接参数对其没有直接影响。因此，熔池振荡频率可间接反映焊接熔透信息，为焊接质量自动控制提供了理论支持。关键词：变极性等离子弧；熔池模型；熔池振荡中图分类号：TG403DetectionandAnalysisofWeldPoolOscillationInformationforVariablePolarityPlasmaArcWeldin

3、gCHUNLanHANYongquanCHENFurongHONGHaitao(MaterialsFormingKeyLaboratoryofAutonomousRegion，InnerMongoliaUniversityofTechnology,Hohhot010051)Abstract：Itisdiscoveredtheinherentrulesbetweenweldpooloscillationfrequencyandweldpenetrationthoughstudyofweldpooloscillationbehaviorinthecaseofvariablepolari

4、typlasmaarcperforatedverticalweldingofaluminumalloy3003．Duringwelding，theweldpoolisbroughtintooscillationbyvariablepolaritycurrent，andtheoscillationfrequencyismeasuredbyspectralanalysisofarcvoltage．Theweldpoolmodelsofpartialpenetrationandfullpenetrationareestablished．Itisfoundthatvariationofwe

5、ldingcurrenthasonlyasmalleffectontheweldpooloscillationfrequency,SOitsimpactcanbeneglected．Inordertotestaccuracyofthemodels，itisperformedtheanalysisoftheoryandmeas~ement，andtheresultsshowthattwovaluescoincide．Theweldpoolnaturaloscillationfrequencyisdominatedbyweldpooldepth，widthandmaterialdens

6、ityandnotassociatedwithweldingparametersdirectly．Thus，weldpooloscillationfrequencyindirectlyreflectsweldpoolpenetration，whichprovidesatheoreticalsupportforautomaticcontrolofweldingquality．Keywords：variablepolarityplasmaarc；weldpoolmodel；weldpooloscillation熔池固有振荡频率与熔池尺寸相关而备受关注。0前言20世纪70年代人们开始注意

7、熔池中存在振荡现象，20世纪8O年代后进一步研究发现这一现象熔透控制是实现焊接质量控制和焊接过程自可以间接用来检测焊缝熔透量，因此展开了对熔池动化的方法之一，而此项工作的难点在于如何获取振荡的研究。文献[3]对固定点低碳钢钨极惰性气体反映熔透状态的特征信号IJJ。20世纪60年代初美保护(Gastungstenarc，GTA)焊接熔池进行分析，采国航天部门首先提出焊缝熔深红外光电实时控制方用不同焊接电流、保护气体等参数下进行熔池振荡法J，从此实时检测熔深，获取熔透状态