本发明专利技术涉及焊接质量控制技术领域，提供一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置及控制方法。上述的基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，包括：焊接系统；供气系统用于为焊枪提供气体；固定件与焊枪转动连接；红外监控系统与固定件转动连接，以使红外监控系统朝向工件上的穿孔熔池；控制系统与红外监控系统、焊接电源以及供气系统连接。上述的基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，在实时温度场特征或实时温度梯度特征超过对应的阈值范围时，控制系统调节供气系统和/或焊接系统的输出参数，从而使穿孔熔池的实时温度场特征以及实时温度梯度特征处于相对应的阈值范围内，进而保证了焊接质量始终处于合格范围内。终处于合格范围内。终处于合格范围内。
【技术实现步骤摘要】
基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置及方法
[0001]本专利技术涉及焊接质量控制
，尤其涉及一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置及基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制方法。
技术介绍
[0002]焊接作为金属加工制造中不可或缺的技术之一，不仅是决定加工质量和精度的关键要素，更是完成大型密封结构件或容器的唯一可选技术。随着弧焊电源及焊接材料的发展，电弧焊接工艺在现代工业制造中的多个领域都发挥着举足轻重的作用。
[0003]电弧焊因具有操作柔性高、技术成熟、适应性强、性价比高等优势，成为传统工业生产中应用最为广泛的材料加工方法，在机械工程成形制造领域发挥着不可替代的作用。但是，在焊接过程中往往过度依赖操作工人的经验和操作手法，缺乏可靠的检测标准使得自动化焊接程度较低，特别是在复杂结构的自动焊接中更是难以应用。
[0004]结晶过程是熔化金属从液相向固相转变的过程，如果熔池温度场在凝固前未能达到标准温度场，将使得焊缝不能成形或者成形较差，出现气孔、裂纹、夹渣或偏析等现象的出现，将使得焊缝的质量大打折扣，基于此，对焊缝结晶过程进行控制对于焊接质量的控制尤为重要。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置及基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制方法，用以提高等离子弧焊的焊接质量。
[0006]本专利技术提供一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，包括：焊接系统，所述焊接系统包括焊枪和焊接电源；供气系统，用于为所述焊枪提供气体；固定件，与所述焊枪转动连接；红外监控系统，与所述固定件转动连接，以使所述红外监控系统朝向工件上的穿孔熔池；控制系统，与所述红外监控系统、所述焊接电源以及所述供气系统连接，所述控制系统用于根据所述红外监控系统获取的所述穿孔熔池的实时温度场特征、实时温度梯度特征与预设的标准温度场特征阈值以及标准温度梯度特征阈值进行对比，进而控制所述供气系统或所述焊接系统的输出参数。
[0007]根据本专利技术提供的一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，所述红外监控系统包括区域识别模块，所述区域识别模块用于识别所述穿孔熔池的各区域，所述控制系统用于将各区域的实时温度场特征、实时温度梯度特征与预设的各区域的标准温度场特征阈值以及标准温度梯度特征阈值进行对比。
[0008]根据本专利技术提供的一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，所述焊接系统还包括：送丝机构，与所述焊枪连接，所述送丝机构的送丝速度可调，所述送丝机构用于输送焊丝。
[0009]根据本专利技术提供的一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，所述控制系统包括：上位机，与所述红外监控系统连接；处理单元，与所述上位机连接；控制单
元，与所述处理单元、所述焊接系统以及所述供气系统连接。
[0010]根据本专利技术提供的一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，所述供气系统包括：焊接电源等离子气气瓶和保护气气瓶，所述等离子气气瓶与所述保护气气瓶分别与所述焊接电源连接，所述等离子气气瓶还与所述控制单元连接。
[0011]本专利技术还提供一种利用如上所述的基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置进行基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制方法，包括：获取穿孔熔池的实时温度场特征和实时温度梯度特征；在所述实时温度场特征位于预设的标准温度场特征阈值内，且所述实时温度梯度特征位于预设的标准温度梯度特征阈值内的情况下，继续焊接；在所述实时温度场特征位于所述标准温度场特征阈值外，或所述实时温度梯度特征位于所述标准温度梯度特征阈值外的情况下，根据温度场特征偏移量或温度梯度特征偏移量调节所述供气系统和/或所述焊接系统的输出参数。
[0012]根据本专利技术提供的一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制方法，所述获取穿孔熔池的实时温度场特征和实时温度梯度特征的步骤进一步包括：获取所述穿孔熔池的前壁的实时温度场特征和和实时温度梯度特征、所述穿孔熔池的后壁的实时温度场特征和实时温度梯度特征，以及出口侧的实时温度场特征和实时温度梯度特征。
[0013]根据本专利技术提供的一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制方法，所述根据温度场特征偏移量或温度梯度特征偏移量调节所述供气系统或所述焊接系统的输出参数的步骤进一步包括：在所述前壁的实时温度场特征位于所述标准温度场特征阈值外，或所述前壁的实时温度梯度特征位于所述标准温度梯度特征阈值外的情况下，调节送丝速度和/或焊接电流。
[0014]根据本专利技术提供的一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制方法，所述根据温度场特征偏移量或温度梯度特征偏移量调节所述供气系统或所述焊接系统的输出参数的步骤进一步包括：在所述后壁的实时温度场特征位于所述标准温度场特征阈值外，或所述后壁的实时温度梯度特征位于所述标准温度梯度特征阈值外的情况下，调节送丝速度和/或等离子气的流量。
[0015]根据本专利技术提供的一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制方法，所述根据温度场特征偏移量或温度梯度特征偏移量调节所述供气系统或所述焊接系统的输出参数的步骤进一步包括：在所述出口侧的实时温度场特征位于所述标准温度场特征阈值外，或所述出口侧的实时温度梯度特征位于所述标准温度梯度特征阈值外的情况下，调节等离子气的流量和/或焊接电流。
[0016]本专利技术实施例提供的基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，通过设置红外监控系统和控制系统，能够实时获取焊接过程中穿孔熔池的实时温度场特征以及实时温度梯度特征，并与预设的标准温度场特征阈值以及标准温度梯度阈值进行对比，在实时温度场特征或实时温度梯度特征超过对应的阈值范围时，控制系统调节供气系统或焊接电源的输出参数，从而使穿孔熔池的实时温度场特征以及实时温度梯度特征处于相对应的阈值范围内，进而保证了焊接质量始终处于合格范围内，提高了焊接质量。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术
描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术提供的基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置的结构示意图；
[0019]图2是图1中示出的穿孔熔池的结构示意图；
[0020]图3是本专利技术实施例提供的基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制方法的流程图；
[0021]附图标记：
[0022]11：焊枪；12：送丝机构；13：焊丝；21：焊接电源；22：保护气气瓶；23：等离子气气瓶；30：固定件；40：红外监控系统；51：上位机；52：处理单元；53：控制单元；100：工件；101：穿孔熔池；102：焊缝；1011：前壁；1012：后壁；1013：侧壁；1014：出口侧。
具体实施方式
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，其特征在于，包括：焊接系统，所述焊接系统包括焊枪和焊接电源；供气系统，用于为所述焊枪提供气体；固定件，与所述焊枪转动连接；红外监控系统，与所述固定件转动连接，以使所述红外监控系统朝向工件上的穿孔熔池；控制系统，与所述红外监控系统、所述焊接电源以及所述供气系统连接，所述控制系统用于根据所述红外监控系统获取的所述穿孔熔池的实时温度场特征、实时温度梯度特征与预设的标准温度场特征阈值以及标准温度梯度特征阈值进行对比，进而控制所述供气系统和/或所述焊接系统的输出参数。2.根据权利要求1所述的基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，其特征在于，所述红外监控系统包括区域识别模块，所述区域识别模块用于识别所述穿孔熔池的各区域，所述控制系统用于将各区域的实时温度场特征、实时温度梯度特征与预设的各区域的标准温度场特征阈值以及标准温度梯度特征阈值进行对比。3.根据权利要求1所述的基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，其特征在于，所述焊接系统还包括：送丝机构，与所述焊枪连接，所述送丝机构的送丝速度可调，所述送丝机构用于输送焊丝。4.根据权利要求1所述的基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，其特征在于，所述控制系统包括：上位机，与所述红外监控系统连接；处理单元，与所述上位机连接；控制单元，与所述处理单元、所述焊接系统以及所述供气系统连接。5.根据权利要求4所述的基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置，其特征在于，所述供气系统包括：焊接电源等离子气气瓶和保护气气瓶，所述等离子气气瓶与所述保护气气瓶分别与所述焊接电源连接，所述等离子气气瓶还与所述控制单元连接。6.一种利用权利要求1
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5中任一项所述的基于温度场的等离子弧焊焊缝结晶过程的控制装置进行基于温度场的等离子弧焊缝结晶过程的控制方法，其特征在于，包括：获取穿孔熔池的实时温度场特征和实时温度梯度特征；在所述实时温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈树君，刘靖博，蒋凡，闫朝阳，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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