激光-电弧复合焊接状态在线检测方法研究

发布时间：2022-05-03 04:45

　　激光-电弧复合焊接作为新型的焊接技术在工业中快速发展,相对于其它焊接技术,由于两种不同热源的耦合作用,其具备焊接大厚壁零件的优势并逐渐在制造业中应用。但是在焊接过程中由于受到参数或者环境等因素的干扰,会产生焊接缺陷,从而影响复合焊接的质量。针对激光-电弧复合焊接过程焊接状态的检测,运用两个不同的试验系统,以熔滴过渡为分析对象,根据金属蒸气状态变化和熔池匙孔状态变化来分析焊接过程状态。在激光-MIG复合堆焊试验中,利用高速摄像机对不同参数下熔滴过渡的模式、熔滴过渡频率和熔滴过渡时熔滴大小进行分析,建立熔滴过渡与焊缝成形间的关系。在激光-MAG复合对接焊试验中,以316不锈钢和400低碳钢为试验对象,作异种材料复合对接焊,并应用高速摄像机获取焊接过程中正面金属蒸气和背部熔池的实时图像。正面图像提取金属蒸气形态特征,分析复合焊接过程的热源相互作用,并结合背部熔池图像同步分析金属蒸气周期性变化规律并研究金属蒸气和焊接状态、焊缝成形之间的关系。在此基础上结合金属飞溅的形态特征,在时域上分析复合焊接过程熔滴过渡和熔滴爆破稳定性及其变化机理,利用小波分解和傅里叶变换（Discrete Fourier... 

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 激光-电弧复合焊接技术
    1.3 焊接状态检测传感信号
    1.4 复合焊接状态检测国内外现状
    1.5 论文研究内容
第二章 激光-MIG复合堆焊熔滴过渡特性
    2.1 试验系统概述
    2.2 熔滴过渡形式与受力分析
    2.3 激光-MIG复合焊接参数对熔滴过渡的影响
        2.3.1 激光功率对复合焊熔滴过渡的影响
        2.3.2 电弧电流对复合焊熔滴过渡的影响
        2.3.3 电弧电压对复合焊熔滴过渡的影响
    2.4 激光-MIG复合焊接参数对焊缝成形的影响
        2.4.1 激光功率对焊缝成形的影响
        2.4.2 电弧电流对焊缝成形的影响
        2.4.3 电弧电压对焊缝成形的影响
        2.4.4 引导模式对焊缝成形的影响
    2.5 本章小结
第三章 激光-MAG复合对接焊接试验系统设计
    3.1 试验系统概述
    3.2 硬件结构介绍
        3.2.1 大功率盘型激光器
        3.2.2 熔化极气体保护焊机
        3.2.3 图像采集系统
        3.2.4 其他硬件
    3.3 试验方法
    3.4 本章小结
第四章 焊接过程图像预处理及特征提取
    4.1 焊缝上表面图像预处理
        4.1.1 最大类间方差法
        4.1.2 金属蒸气图像预处理
        4.1.3 金属飞溅提取
    4.2 焊缝上表面图像特征提取
        4.2.1 金属蒸气面积特征提取
        4.2.2 金属蒸气周长特征提取
        4.2.3 金属蒸气不变矩特征提取
        4.2.4 金属飞溅数量和总面积特征提取
    4.3 焊缝背面图像特征提取与分析
        4.3.1 灰度值与匙孔面积特征提取与分析
        4.3.2 灰度共生矩阵特征提取与分析
    4.4 本章小结
第五章 激光-MAG复合焊接过程状态分析
    5.1 焊接过程热源分析
    5.2 焊接过程状态分析和焊缝成形预测
        5.2.1 时域分析熔滴过渡对焊接状态和焊缝成形的影响
        5.2.2 频域分析熔滴过渡对焊接状态和焊缝成形的影响
        5.2.3 复合焊接背部匙孔状态对焊接状态的影响
    5.3 激光-MAG复合焊接特征参数整体分析
    5.4 基于PCA-SVM焊接缺陷分类预测模型
        5.4.1 主成分分析法
        5.4.2 支持向量机概述
        5.4.3 缺陷分类结果
    5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文及专利成果
致谢



本文编号：3650654