高壓水環(huán)境旋轉(zhuǎn)電弧焊接特性及其焊縫傳感跟蹤研究.pdf

1、隨著能源開發(fā)、船舶建造與維修、水上救助等許多海洋活動(dòng)的展開，海洋鋼結(jié)構(gòu)大量涌現(xiàn)。水下焊接技術(shù)作為水下工程建設(shè)與維護(hù)必不可少的關(guān)鍵技術(shù)，急待提高與發(fā)展。旋轉(zhuǎn)電弧傳感器具有焊縫檢測(cè)與焊接同時(shí)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，因此研究在高壓水環(huán)境下采用旋轉(zhuǎn)電弧進(jìn)行焊縫跟蹤，實(shí)現(xiàn)高壓水環(huán)境焊接自動(dòng)化具有現(xiàn)實(shí)的意義。目前國內(nèi)外還未見這方面的研究報(bào)道。 本文采用高壓艙模擬深水水下環(huán)境，采用旋轉(zhuǎn)電弧作為傳感進(jìn)行焊縫偏差檢測(cè)與跟蹤，實(shí)現(xiàn)高壓水環(huán)境水下自動(dòng)焊接。研究?jī)?nèi)

2、容主要包括：高壓下旋轉(zhuǎn)電弧行為及仿真研究，高壓水環(huán)境旋轉(zhuǎn)電弧傳感信息的電流信息預(yù)處理方法，高壓水環(huán)境旋轉(zhuǎn)電弧傳感的數(shù)學(xué)模型，高壓水環(huán)境旋轉(zhuǎn)電弧焊接短路過渡模型及旋轉(zhuǎn)電弧參數(shù)優(yōu)化，高壓水環(huán)境下采用旋轉(zhuǎn)電弧進(jìn)行焊縫跟蹤。 研究了高壓旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊接的電弧特征，對(duì)高壓旋轉(zhuǎn)電弧進(jìn)行了模擬仿真計(jì)算。模擬得出的0.1MPa下的溫度場(chǎng)與大多數(shù)文獻(xiàn)模擬和拍攝的電弧外形是一致的，同時(shí)整個(gè)電弧由于旋轉(zhuǎn)加速度的影響而偏向旋轉(zhuǎn)中心軸線外側(cè)。仿真結(jié)果表明

3、隨著氣壓由0.1MPa升高到1MPa，電弧溫度也升高，符合隨環(huán)境壓力增加，電弧亮度增加的規(guī)律。隨著壓力升高，在施加同等電壓的情況下，電流密度也增大。 研究了高壓濕法旋轉(zhuǎn)電弧焊接的電弧穩(wěn)定性，對(duì)高壓干法和濕法的電弧穩(wěn)定性做了一個(gè)比較，對(duì)濕法焊接電弧穩(wěn)定性差的原因做了分析。同時(shí)對(duì)影響高壓水下旋轉(zhuǎn)電弧焊接穩(wěn)定性的因素進(jìn)行了分析。這些因素包括水深，保護(hù)氣流量，電壓大小等。 為了消除在高壓水環(huán)境下旋轉(zhuǎn)電弧傳感的噪聲，采用了基于平面

4、組合濾波的方法，仿真和實(shí)驗(yàn)表明在采用同等的組合濾波方法時(shí)，其效果比基于一維濾波效果更加好。 研究了高壓水下旋轉(zhuǎn)電弧傳感信息的偏差識(shí)別，改進(jìn)了特征諧波檢測(cè)方法，深入探討了特征諧波中焊縫偏差、焊縫傾角和初始相位、跟蹤調(diào)整的相位角的關(guān)系。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在傾角和跟蹤角β同時(shí)存在的情況下，采用基于實(shí)部的特征諧波法檢測(cè)偏差比基于幅角法的特征諧波法抗干擾能力更強(qiáng)。 研究了高壓水下旋轉(zhuǎn)電弧焊接短路過渡模型及旋轉(zhuǎn)電弧參數(shù)優(yōu)化，對(duì)高壓