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的展開，海洋鋼結(jié)構(gòu)大量涌現(xiàn)。水下焊接技術作為水下工程建設與維護必不可少的關鍵技術，急待提高與發(fā)展。旋轉(zhuǎn)電弧傳感器具有焊縫檢測與焊接同時實現(xiàn)的優(yōu)點，因此研究在高壓水環(huán)境下采用旋轉(zhuǎn)電弧進行焊縫跟蹤，實現(xiàn)高壓水環(huán)境焊接自動化具有現(xiàn)實的意義。目前國內(nèi)外還未見這方面的研究報道。 本文采用高壓艙模擬深水水下環(huán)境，采用旋轉(zhuǎn)電弧作為傳感進行焊縫偏差檢測與跟蹤，實現(xiàn)高壓水環(huán)境水下自動焊接。研究內(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處理方法，高壓水環(huán)境旋轉(zhuǎn)電弧傳感的數(shù)學模型，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，對高壓旋轉(zhuǎn)電弧進行了模擬仿真計算。模擬得出的0.1MPa下的溫度場與大多數(shù)文獻模擬和拍攝的電弧外形是一致的，同時整個電弧由于旋轉(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，對高壓干法和濕法的電弧穩(wěn)定性做了一個比較，對濕法焊接電弧穩(wěn)定性差的原因做了分析。同時對影響高壓水下旋轉(zhuǎn)電弧焊接穩(wěn)定性的因素進行了分析。這些因素包括水深，保護氣流量，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，仿真和實驗表明在采用同等的組合濾波方法時，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別，改進了特征諧波檢測方法，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)整的相位角的關系。仿真和實驗結(jié)果表明，在傾角和跟蹤角β同時存在的情況下，采用基于實部的特征諧波法檢測偏差比基于幅角法的特征諧波法抗干擾能力更強。 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，對高壓