TIG焊熔透控制技巧

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：在进行实际的焊接过程熔透控制试验之前，还必须做大量的稳态试验，目的是测定TIG焊机的给定电压，焊接电流在某个确定的焊接速度下和焊接熔池宽度之间的关系，得出它们之间的关系曲线，为系统提供控制量初始值，即给定电压初始值。图5-3-37和图5-3-38分别给出了突变形工件和渐变形工件在TIG焊过程中给定焊接电流未加控制的效果照片，另外还绘出了焊接过程中熔宽的变化曲线。

为了验证所设计的图像处理和熔透控制算法的有效性和正确性，采用非熔化极的TIG焊工艺进行试验研究。在此基础上，通过改进图像处理和控制算法，将其应用到熔化极气体保护焊工艺的熔透控制中。

在进行实际的焊接过程熔透控制试验之前，还必须做大量的稳态试验，目的是测定TIG焊机的给定电压，焊接电流在某个确定的焊接速度下和焊接熔池宽度之间的关系，得出它们之间的关系曲线，为系统提供控制量初始值，即给定电压初始值。

利用焊接电弧动态小波分析仪同步检测焊接电流，CCD传感器采集图像，在不同的焊接速度和焊机给定电压的条件下，分别检测了TIG焊的熔池宽度，各个检测参数见表5-3-3。

表5-3-3 不同焊接参数条件下TIG焊熔池宽度表

图5-3-35和图5-3-36所示分别为相同电压不同速度下以及相同速度不同电压下TIG焊过程熔池图像比较的结果。

图5-3-35 相同速度不同电压下TIG焊过程熔池图像比较

a）1.6V，0.5m/min b）1.8V，0.5m/min

图5-3-36 相同电压不同速度下TIG焊过程熔池图像比较

a）1.6V，0.5m/min b）1.6V，0.3m/min

由图5-3-35和图5-3-36可见，控制电压越大，熔池越大；焊接速度越慢，熔池也越大。由于工件两端宽，中间窄，在焊接过程中变形严重，因此在进行试验之前，首先必须要将工件固定并且夹紧，以防止严重变形。但是在实际焊接中，虽然已经使焊缝两头刚性固定，但由于焊缝较长，在末段的变形还是比较严重，有时可能会造成部分位置的未熔透。

图5-3-37和图5-3-38分别给出了突变形工件和渐变形工件在TIG焊过程中给定焊接电流未加控制的效果照片，另外还绘出了焊接过程中熔宽的变化曲线。由图中照片可以看出，由于工件形状的改变，焊缝形状也发生了改变。

图5-3-37a为正面焊接照片，可以清楚地看到在工件形状突变位置所产生的非常明显的焊缝变宽。图5-3-37b为反面焊接照片，可以清楚地看到在工件形状突变位置反面焊缝由于过度熔透而产生的明显塌陷；同时在焊缝尾部由于工件变形，出现了部分未熔透的情况。

另外，从这两个图的熔池宽度变化检测曲线上可见，虽然进行的恒流焊接，但是由于焊机本身的干扰因素和外界的噪声干扰以及工件的散热条件的变化，熔池宽度不能保持恒定；在工件宽度发生突变或是渐变的位置，熔池宽度会明显地变大。

图5-3-37 突变形工件在无熔透控制下的焊缝形状

a）正面焊缝 b）反面焊缝 c）熔宽变化曲线

图5-3-39和图5-3-40分别给出的是突变形工件和渐变形工件在TIG焊过程中经过模糊PID熔透自动控制以后的焊接效果照片，并绘出了焊接过程中熔宽的变化曲线。从图中照片的焊缝情况看，控制效果还是十分显著的。工件两端由于手动起弧和收弧，没有加模糊PID控制，和工件中间加上模糊PID控制的焊缝相比，焊缝形状有很大差异。再加上熔透闭环控制后的焊缝形状整齐，而且没有因为工件变窄而出现焊缝变宽的情况，无论是图5-3-39中的突变形工件还是图5-3-40中的渐变形工件，正面焊缝都非常的均匀，反面焊缝基本熔透，熔池形状也基本一致，在工件尾部有小量没有熔透的情况。从图5-3-39和图5-3-40中的熔池宽度变化检测曲线也可见，在熔透闭环控制下的焊接过程稳定，熔池宽度的变化很小，图5-3-40中的熔宽最大偏差略大些，约为4个像素。