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?焊接过程控制

焊接过程控制一直是焊接领域的研究热点，焊接过程控制水平的提升是焊接技术发展的关键要素之一。 近代焊接过程控制 自从１９世纪出现真正的焊接技术，精密模具加工厂，最早的焊接过程控制也随之而来。这种控制是由铁匠简单地用手工来完成的，其通过感觉q官来获取焊接过程中火焰及焊缝信息，从而进行控制。这种焊接过程控制方法一直为现在的焊接工人所沿用。 现代焊接过程控制 随着科技的发展，各种电子产品的不断升级，焊接过程的控制开始由人工控制升级到半人工控制、焊接过程自动控制。 用于焊接过程控制的传感器 焊接过程控制的传感器主要有：声学传感器、电弧传感器、光学传感器。 ●声学传感器 在２０世纪７０年代，Ｋａｓｋｉｎｅｎ等用声学传感器控制ＧＴＡＷ的弧长；Ｌｅｗｉｓ等用声学信号监视激光焊时等离子体的生成情况，并根据等离子体与熔深的关系判断焊缝的熔透情况；ＭＣ Ｊｏｈｎ则进一步利用上述方法实现了对激光焊的实时检测。

●电弧传感器 在２０世纪８０年代，ＪＷＫｉｍ等利用电弧电压对焊炬的高度进行了控制；哈尔滨工业大学的杨春利等利用熔池谐振信号作为熔透信息进行熔透控制；清华大学的潘际銮等利用旋转电弧传感器获取焊接过程姿态信息对焊炬姿态进行控制； Ｊｏｈｎｓｏｎ在ＧＭＡＷ中用电弧电压传感器探测熔滴在焊丝端部的 粘着时间，分辨出了大滴过渡、喷射过渡和射流过渡３种方式，精密模具加工多少钱，并观察到了单个熔滴的分离情况；Ｒｅｗｉｃｋ施加正弦振荡电压对电弧进行干扰，在给定平均电流的情况下测量电弧的电阻增量。 ●光学传感器 ＡＣＧｕｕ等人采用Ｘ射线检测出了熔池表面的下塌量，并 建立了熔池表面下塌量与熔深的关系以及熔池表面下塌量与焊接电流的关系。红外传感用于焊接，可以追溯到２０世纪８０年代的熔化自动焊红外温度传感系统，哈尔滨工业大学焊接教研室的吴林、陈定华等利用红外测温的原理，应用计算机图像法，将红外摄像系统、伪着色处理系统与计算机相连接，研制成红外摄像机伪着色系统，实现了实时检测ＴＩＧ焊未熔透情况下的背面温度场检测。 １９９１年，哈尔滨工业大学焊接教研室的李严等人使用ＰＳＤ二维位置传感器和激光扫描器组成的焊缝跟踪传感器，可 以对焊缝的几何形状、空间位置和尺寸进行检测；ＲＪＢｅａｔｔｉｅ等人为了实现弧焊机器人多道焊时的焊缝自动跟踪，精密模具加工哪家好，专门设计了双激光二极管的视觉传感器；牛津大学的ＣＧＭｏｒｇａｎ等人为了减少弧焊机器人焊接时的位置偏差，设计了焊枪－视觉传感器一体式的视觉弧焊机器人引导系统；哈尔滨工业大学焊接教研室的张裕明等人采用ＮａｔｉｏｎａｌＶ－２６０电视摄像机和可调 Ｎｄ：ＹＡＧ激光器，利用光截断方式设计了结构光三维视觉传感 器，检测了熔池正面的下塌量；ＮＲＣｏｒｂｙ以激光为辅助光源， 在ＣＣＤ摄像机视场内产生４条光纹，根据每条结构光纹在摄像机视场内的形状，提取出焊接中心线的位置和焊接接头间隙等信息。美国肯塔基大学的ＲＫｏｖａｃｅｖｉｃ和张裕明等人专门设计了１套强脉冲激光栅格状多结构光条纹和高电子快门摄像机组成的视觉检测系统，发现熔池尾部包含有丰富的熔透信息。

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激光焊接机理

激光焊接机理 激光焊接和传统电弧焊的z大区别在于热传导方式的不同，材料对激光束能量的吸收受到很多因素的影响，激光束的类型、即时激光束的能量密度和材料的表面状况都会影响能量的传输。影响材料激光焊接的两个重要指标是: (1)热传输效率，即工件吸收的热量与激光束能量之比。 (2)熔化效率，即熔合区刚好熔化工件需要的热量与工件吸收的热量之比。 激光焊接有两种基本方式:传导焊与深熔(小孔)焊 [7] 。这两种方式最根本的区别在于:前者熔池表面 保持封闭(图2)，而后者熔池则被激光束穿透成孔(图3)。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以在传导焊过程中焊缝不易被气体侵入;而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。可以调节激光焊接过程中各因素相互作用的程度，使得小孔刚建立以后即进入脉冲间歇阶段，从而减小气体侵入的可能性，降低气孔产生的倾向;还可以调整激光功率密度随时间的分布，以减小熔池的热梯度，降低焊接接头凝固裂纹产生的倾向

。 激光焊接的工艺参数包括功率密度、离焦量、焊接速度等。功率密度是激光加工过程中最重要的参数之一，采用较高的功率密度，苏州精密模具加工，在微秒时间内，表层即可加热至沸点，产生大量气化，常用于激光打孔、切割和雕刻等。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层气化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度范 围在10～1000kW/cm2 。 

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