【技术实现步骤摘要】
基于非对称纵向磁场传感的大曲率焊缝偏差识别方法
：
[0001]本专利技术为一种由两个纵向磁场叠加产生的复合纵向磁场，实现对大曲率窄间隙焊缝偏差的识别，同时达到改善焊缝质量的目的。
技术背景：
[0002]TIG焊是近年来得到广泛应用的一种现代焊接方法。具有焊接电弧稳定、焊接质量好(热影响区小、焊缝中无杂质、成形美观)、飞溅小等优点。它适用于铝合金、镍合金、钛合金等几乎所有的薄板合金或金属的焊接，因此广泛应用于汽车、船舶、航空航天、石油化工等对焊接质量要求较高的领域。在焊接过程中，电弧容易出现偏吹，焊缝熔深较浅，熔池熔覆效率低，工业生产中焊接速度慢。这些缺点导致TIG焊只适用于薄板焊接，生产效率低，应用范围有限。
[0003]经过多年的研究，在焊接过程中应用不同类型的磁场可以解决电弧偏吹、焊接熔深浅、熔覆效率低、焊接速度慢等问题。因为弧柱区域是由正负电荷的自由电子和离子组成的等离子体。它具有导电性、电中性、能与磁场相互作用等特点，因此我们可通过外加磁场进行控制电弧的位置、形状和运行工作状态，改善焊接技术工艺。在气体保护焊接过程中，电弧中存在大量的高电离气体(等离子体)。当外磁场作用于电弧时，影响到了电弧形状和电弧运动行为，从而影响焊接过程。因此，利用外加磁场控制TIG焊电弧行为，研究磁场控制下高效TIG焊的电弧行为，具有重要意义。
[0004]现阶段的大部分研究都是将磁场运用到焊接过程中，对其接头性能、焊接组织及焊缝质量等进行工艺性的分析，很少有将磁场运用到焊缝跟踪领域。
技术实现思路
：>[0005]本专利技术的目的是用于大曲率窄间隙下，在非对称纵向磁场下的焊缝偏差识别方法，中间的线圈通以直流电源，产生稳定的纵向磁场，两边的线圈分别通以矩形交流电源，叠加产生非对称纵向磁场，使得磁场发生偏移，通过旋转两边的线圈，使得每个线圈分别扫描三个不同位置，从而牵引电弧摆动扫描焊缝。
[0006]两侧支撑套筒以中间支撑套筒为轴旋转，到达三个不同位置，使得电弧扫描焊缝，每侧每位置进行10次采样，经过采样装置在6个不同的位置处提取电弧信息，通过计算对称两位置的电流电压值差值，判断焊枪的位置偏差；通过不断提取四个周期内的焊枪位置，识别焊缝的曲率，进而调节焊接参数，实现对大曲率窄间隙焊缝的跟踪。优点在于：电弧能稳定的燃烧，在非对称纵向磁场的约束下，能有效地提取电弧信息，旋转的支撑套筒使熔池搅拌更充分。
[0007]具体方法如下：
[0008]该系统主要由“山”型支撑套筒、信号发生器、功率放大板、电弧信号采集装置、非对称纵向磁场传感器控制器和磁感线圈组成。中间线圈产生的纵向磁场与两侧线圈轮流产生的纵向磁场叠加，形成非对称纵向磁场，使磁场发生偏移。加入传动装置，带动两侧的支
撑套筒旋转，通过位置传感器确定每次旋转到达的准确位置，使得两侧的支撑套筒分别扫描三个不同位置，牵引电弧有规律的偏移，霍尔传感器接收到焊接时不同位置的电弧参数变化，得到相应的数据，将这些数据处理后，输入到数据分析系统进行分析得到相应的焊接参数，再反馈到调节机构，调节机构根据得到的数据对焊接路径和焊接参数进行调整，实现焊缝自动跟踪。
[0009]本专利技术所述的“山”型支撑套筒的中间支撑套筒四周打孔，通过螺钉进行固定。且“山”型支撑套筒外部套有外壳，起到一定的屏蔽干扰作用。
[0010]本专利技术的磁场发生装置是依靠磁场激励电源给缠绕在支撑套筒上的磁感线圈通电产生纵向磁场。
[0011]本专利技术所述的磁场激励电源由信号发生器和功率放大板提供，可以根据焊缝情况来调节输入电流的大小从而改变磁场的大小，进而改变电弧的收缩程度。
[0012]本专利技术通过两侧线圈轮流通电产生磁场，旋转两侧线圈，让每个线圈分别扫描三个不同的位置，与中间的磁场叠加产生复合纵向磁场，使磁场发生偏移。
[0013]本专利技术加入传动装置来带动两侧的支撑套筒旋转，通过位置传感器确定每次旋转到达的准确位置，在一侧通电的过程中，传动装置控制此侧的支撑套筒分别到达三个不同的位置，从而牵引电弧有规律的偏移。
[0014]本专利技术的工作原理及作用如下：
[0015]当只有中间磁场的作用时，钨极起弧后的电弧在对称的磁场作用下扫描焊缝的位置和形态，此时，左右两侧的磁场处于对称状态。在连通的两侧支撑套筒上加入传动装置，带动两侧的支撑套筒旋转，通过位置传感器确定每次旋转到达的准确位置，在一侧通电的过程中，传动装置控制此侧的支撑套筒分别到达三个不同的位置，从而牵引电弧有规律的偏移。
[0016]在电弧摆动周期内，取两侧线圈分别在三个位置测得的电流电压值，当左侧的最大电流电压值要比右侧的最大电流电压值大时，即焊枪位置偏右时，电弧向左扫描的距离达到最大值，同理，当右侧的最大电流电压值要比左侧的最大电流电压值大时，即焊枪位置偏左时，电弧向右扫描的距离达到最大值。此时两侧电流电压大小的差距对应的最大偏移距离与电弧扫描焊缝的最大距离相对应。在6个不同的位置处提取电弧信息，通过计算对称两位置的电流电压值差值，判断焊枪的位置偏差；通过不断提取四个周期内的焊枪位置，识别焊缝的曲率，进而调节焊接参数，实现对大曲率窄间隙焊缝的跟踪。
[0017]本专利技术的优点在于：焊枪的钨极在一个周期内没有发生移动，电弧能够稳定的燃烧，在复合纵向磁场的约束下，电弧不会因为惯性而发散，就能够达到电弧偏移的效果，从而有效地提取电弧的信息进行电弧跟踪。同时，两侧旋转的线圈叠加的非对称纵向磁场能够使熔池搅拌更加充分，从而使焊缝组织更细小，力学性能更好。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的结构示意图
[0019]图2为本专利技术的“山”型支撑套杆结构图
[0020]图3为本专利技术的位置传感器识别支撑套筒示意图
[0021]图4为V型坡口只有中间磁感线圈通电形成磁场时的电弧图
[0022]图5为V型坡口中间和右侧的磁感线圈通电形成磁场时的电弧图
[0023]图6为V型坡口中间和左侧的磁感线圈通电形成磁场时的电弧图
[0024]图7为本专利技术的实际焊接过程三维图
[0025]图1中：1
‑
信号发生器，2
‑
功率放大板，3
‑
传动装置，4
‑
定位装置，5
‑
TIG焊枪，6
‑“
山”型支撑套筒，7
‑
非对称纵向磁场传感器控制器，8
‑
电弧信号采集装置，9
‑
大曲率窄焊缝工件。
[0026]图2中：1
‑
钨极，2
‑
外壳，3
‑
两侧支撑套筒，4
‑
中间支撑套筒。
[0027]图3中：1、2、3、1
′
、2
′
、3
′‑
位置传感器，4
‑
两侧的支撑套筒。
[0028]具体实施方法：
[0029]以下结合附图和实施例对本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于非对称纵向磁场传感的大曲率焊缝偏差识别方法，可用于解决窄间隙复杂轨迹的焊缝跟踪，其特征在于：该系统由“山”型支撑套筒、信号发生器、功率放大板、电弧信号采集装置、非对称纵向磁场传感器控制器和磁感线圈组成；所述的“山”型支撑套筒，其中间的支撑套筒四周打孔，通过螺钉进行固定，在两侧的支撑套筒上加入传动装置，带动其以中间的支撑套筒为轴旋转，在单侧通电的过程中，控制支撑套筒旋转到三个不同的位置，从而让电弧有规律的摆动，使得电弧偏转扫描焊缝，每侧每位置进行10次采样，便于更精确的提取电弧信息，进行焊缝偏差及曲率识别，从而达到焊缝跟踪的目的。2.根据权利要求1所述的一种基于非对称纵向磁场传感的大曲率焊缝偏差识别方法，其特征在于：所述的非对称纵向磁场是由中间线圈产生的纵向磁场与两侧线圈轮流产生的纵向磁场叠加形成；当左侧的线圈通...
【专利技术属性】
技术研发人员：李湘文，程葳蕤，秦子濠，贾爱亭，王璐，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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