铝合金脉冲MIG焊参数对熔池视觉传感效果的影响

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1、第!0卷第+期焊.接.学.报>FGB!0.CFB+!""-年+月6;*C(*462:C(:A6D=4D2C*<=952C32C(626E62:C(HIJHKLHM!""-铝合金脉冲!"#焊参数对熔池视觉传感效果的影响)!)!石.轛，.樊.丁，.黄.岸，.陈剑虹（)/兰州理工大学有色金属合金省部共建教育部重点实验室，兰州.0&""#"；!/兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，兰州.0&""#"）摘.要：利用建立的铝合金脉冲123焊熔池445视觉传感系统，通过焊接工艺试验研究了脉冲电流模式、熔滴过渡形式、焊丝伸出长度、焊枪位置和焊接电压等焊接参数对熔池视觉

2、传感效果的影响规律。结果表明，熔滴过渡形式对视觉传感效果影响最大，在合适的脉冲电流模式下，通过调整焊接工艺参数使熔滴过渡为小颗粒自由过渡，配合短弧焊接既可得到良好的焊缝质量和成形，又可保证视觉传感效果。关键词：铝合金熔化极惰性气体保护焊；视觉传感；熔池图像；焊接工艺参数中图分类号：637"+..文献标识码：*..文章编号："!#&$&-"8（!""-）"+$"&#$"7石".序..言点，能直接反映焊接过程熔化金属的动态行为，因此［7］视觉传感方法逐渐成为热点研究课题。铝合金随着交通运输器材向轻量化方向发展，铝合金也123焊接过程的视觉传感存在许多困难，文献［#］设越来越多

3、地应用于高速列车和节能环保型汽车等的计了铝合金脉冲123焊熔池445视觉传感系统及图［)］像处理算法，取得了较好的传感效果。试验表明，在车体结构中。铝合金虽然具有比强度高、耐腐蚀、回收利用性好等优点，但是与钢材相比其焊接性较铝合金123焊接过程中，不仅光学系统和图像处理算差，而对于焊接结构的铝合金车体来说，关键的问题法对传感效果发挥重要作用，同时焊接参数也对其有就是焊接质量。目前123（熔化极惰性气体保护）焊显著的影响，因此研究其影响规律对视觉传感系统在仍然是铝合金车辆生产中主要应用的焊接方法之铝合金123焊接过程中的应用具有重要的指导意义。［!］一，因此近年来国内外研究

4、人员对其焊接质量问题开展了广泛的研究。随着电力电子技术的发展和应).试验设备及方法用，对123焊设备做了很大的改进和革新，近年来，影响铝合金123焊接过程稳定性的一些因素如送丝采用的试验设备包括自主开发的由445摄像系统质量、焊机动特性及焊接熔滴过渡控制、焊接保机和复合窄带滤光系统组成的铝合金123焊熔池［#］护气体纯度等已经得到了很好的解决［&］。但是目前视觉传感系统、德国49::(公司;:1*;60-$机器人焊接系统仍然采用示教再现编程，焊接过程采*<型弧焊机器人、德国5*9=8>2;:123$7""直用恒规范即焊接过程开环方式，在对铝合金尤其是中流脉冲焊机、双轴数控

5、焊接工作台等组成。厚板进行焊接时，由于铝合金热积累作用强而表面张试验采用平板堆焊的方式，利用脉冲123焊控力小，焊缝很容易出现下塌、焊穿等严重缺陷，为了解制热输入大小和焊缝成形，在脉冲电流基值时刻对决这一问题，实现铝合金焊接过程的闭环控制显得尤熔池图像采样，减小弧光的干扰，采像快门为为迫切，而对焊接过程能够进行有效的信息采集与传)?)!#@，光圈为A-B#。感是解决这一问题的关键环节。由于视觉传感技术铝合金脉冲123焊视觉传感过程工艺研究的具有不与焊接回路接触、能提供丰富的信息、灵敏度试验条件如表)所示。和测量精度高、抗强电场和强磁场的干扰能力强等优!.各种焊接参数对视觉

6、传感的影响收稿日期：!""#$"%$!&基金项目：甘肃省自然科学基金资助项目（&’("#)$*!#$"!+）；甘$B%.脉冲电流模式对视觉传感的影响肃省教育厅基金资助项目；兰州理工大学基金资助项目试验中使用的数字电焊机有四种基本脉冲电流（(,)!""-")）/2焊>接>学>报第0B卷表!"试验条件#$%&’!"()*’+,-’./$&01.2,/,1.焊接速度氩气流量焊丝直径工件尺寸试验材料’(’(极性焊丝牌号!!（"#$·$%&）"（")·$%&）#"$$$$*$$*$$+,+-(’./0铝板(+0,1/,直流反接+/+2(30/,,*(,,*2输出模式，456$78模

7、式、9:8;’:%模式、9:8;’%%’<=6>>图(所示的456$78电流模式的特点是脉冲周模式和9:8;’%%模式。这四种脉冲电流的波形如期固定为-,,$;，脉冲峰值时间可以在,10,$;之图(1图<所示。间调节，基值电流和峰值电流大小可调。在456$78模式下由于基值电流时间较长，比较容易满足熔池图像采集快门时间的要求，但由于脉冲周期固定于-,,$;不可调，同时电流峰值时间调整范围窄，必须提高基值电流才能获得较大的规范。然而由于铝合金表面反光强烈，大基值电流下很难获得清晰的熔池图像，因此在该模式下不易在较宽的规范内实现既