[發明專利]一種焊接電弧工藝性能評價方法

在審

• 申請號: 201610704497.4
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN107764311A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 張宇
• 申請（專利權）人: 張宇
• 主分類號: G01D21/00
• 分類號: G01D21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種焊接電弧工藝性能評價方法，屬于焊接電弧物理技術領域，特別是涉及一種采用高速攝像采集分析電弧信號的方法。

背景技術

目前評價焊接電弧的方法有很多種，很多是靠肉眼觀察到的弧光、焊接表面光潔度等方法給出定性評價、或者直接對比。這種方法直觀，在工程實踐中應用方便，但缺點很明顯：1）試驗結果與操作者水平有關；2）缺乏數據支撐，比如熔滴過渡形態的數據無法獲取等。

高速攝像系統、可實時記錄焊接過程中的電流、電壓信號，從而為分析電流電壓提供了可靠數據；同時實時圖像也為焊接飛濺、熔滴尺寸等指標統計提供了大量素材。

雖然有部分應用高速攝影來研究焊接電弧，但是大多僅限于研究熔滴過渡形式，具體的說，是研究不同的材料或者工藝對熔滴過渡形式的影響，大家采用的手段和方法也是多種多樣的。

對于焊材的焊接電弧性能評價，缺乏一個有效的手段。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分析評價焊接電弧的方法。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

1）搭建一個高速攝影系統、實施拍攝記錄焊接過程，及焊接電弧和熔滴，其中分辨率不低于每秒1000幀；

2）選取不少于6秒的電弧穩定段作為對比數據源；

3）提取數據源中的電弧信號，包括電弧圖形、電弧電流、電弧電壓；

4）統計繪制電壓電流圖；

5）統計熔滴截面積，標準方差及過渡頻率；

6）統計熔滴焊接飛濺形式、及次數；

7）統計滴狀過渡所占時間比例。

本發明的優點及有益效果：

提出了利用高速攝像、電弧記錄裝置，并計算熔滴尺寸、熔滴過渡頻率、焊接飛濺形式及次數，滴狀過渡時間占比等指標來定量對比分析電弧工藝性能的方法，解決了現有技術的不足。

附圖說明

附圖1：高速攝像試驗系統示意圖。

附圖2：實施例電壓電流統計圖。

附圖3：實施例熔滴平均截面尺寸統計。

附圖4：實施例熔滴截面尺寸方差統計。

附圖5：實施例熔滴過渡頻率統計。

附圖6：實施例滴狀過渡比例統計圖。

附圖7：實施例焊接飛濺統計圖。

具體實施方式

以下結合優選實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。

開展氣體保護焊接，采用100%CO2或富氬的混合保護氣體；選用三種焊絲，編號分別為A#，B#和C#，采用焊接電流100-300A。

首先搭建了一個高速攝像系統，其分辨率為每秒鐘可拍攝8000幀圖像，同時配備一個電信號采集系統，實時記錄電壓電流值及其變化。

焊接開始后，待過程穩定后開始記錄，并提取6秒時長的穩定信號進行對比分析，其中包括電弧圖形、電弧電流I、電弧電壓U。

利用采集到的電弧信號，繪制焊接電弧的U-I圖，分析電弧穩定性。

對提取圖片中的熔滴截尺寸進行統計，并分別計算三個指標，及平均界面尺寸S，標準方差σ及過渡頻率ft。

對提取圖片中捕捉到的飛濺形式，及次數Ns進行統計。

對提取圖像中的滴狀過渡進行統計，并計算時間比例Kp。

實施例1-3

分別選用焊絲A#，B#和C#，焊接電流為260A。

實施例4-6

分別選用焊絲A#，B#和C#，焊接電流為300A。

通過上述實施例可知，采用本方法可對比分析不同材料，不同工藝狀態下的電弧電流電壓波動、熔滴尺寸大小、焊接飛濺及熔滴過渡形式等，從而為工藝性能評價提供標準化的程序。