第37卷第11期 2016年11月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION 旋转电弧双丝串列焊焊缝跟踪
高延峰，黄志冰
（南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室，南昌330063
Vol.37No. 11 November2016
摘要：从时域波形、统计特征、自相关特性以及互相关特性等方面分析了旋转电弧双丝串列焊焊接电流的变化规律，结果表明，当空载电流增大时，前置焊丝上的焊接电流成正弦波动，并具有明显的自相关特性，表明空载电流的增大有助于提高电弧传感的灵敏度，但同时前后焊丝上的焊接电流互相关系数变大，说明二者相互影响增加。当空载电压增大时，电弧的挺度增加，前置焊丝上的焊接电流正弦波动变小，电弧传感的灵敏度变差.设计了软阈值小波滤波算法和分段参数自调整模糊控制算法，实现了双丝串列焊水平弯曲角焊缝跟踪，焊接速度达到90cm/min 关键词：串列双丝焊；电弧传感；自相关；互相关；焊缝跟踪
中图分类号：TG409 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2016)11008405
文中主要研究了广旋转电弧号导的共熔池双丝串
列焊焊接电流的变化规律和旋转电弧的传感特性，
电弧传感的基本原理是根据焊枪电极高度变化引起的焊接电流变化来探测焊枪偏差，电极高度与焊接电流之间的动态关系是旋转电弧传感器实现焊枪偏差检测的基础。目前，在研究这一动态关系时般采用Lesnewich给出的焊丝熔化模型，该模型认为导致焊丝熔化的能量主要来自于电弧热和焊丝自身的电阻热.潘际鉴、Halmoy和Kim等人[1-3]分别利用该模型研究了电弧的传感特性，发现当焊接电源为恒压输出时，在一定的范围内，焊接电流和电极高度之间成近似线性关系
双丝串列电弧MAG/MIG焊的两根焊丝在同一个熔池上燃烧，电弧之间会产生相互作用，改变了电弧形态和温度场分布孟庆国等人4研究发现利用经典的双椭球热源模型进行双丝焊温度场计算时，莫拟结果和测量结果之间存在很大误差：通过对电弧形态和熔滴过渡路径分析，发现双丝焊时前丝和后丝的电弧均向两丝的中间偏转.D.Sc5]建立了双丝焊焊丝熔化数学模型，主要考虑了焊接电流密度、焊丝直径、焊丝伸出长度、焊丝之间的距离等参数，发现另一根焊丝产生的电弧热对当前焊丝的熔化速度有较大影响.还有许多学者对双丝焊的温度场分布、熔滴过渡、熔化模型等进行了研究：然而，关于双丝串列焊条件下，旋转电弧传感特性的研究则未见报道.
收稿日期：2015-04-29
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51465043）；江西省科技支
探剂数据20123BBE50087）
讨论了焊接电流的自相关特性，前后焊丝上焊接电流的互相关特性.在此基础上，设计了焊缝跟踪控制算法，进行了角焊缝跟踪试验，实现了在 90cm/min速度下的角焊缝自动跟踪焊接
1焊接电流特征分析 1.1焊接电流的时域波形
试验中采用的是平板堆焊方法，前置电弧的旋
转频率为40~42Hz焊接电流的采样频率为32500 Hz．对前置焊丝和尾随焊丝的焊接电流进行同步采样.图1为前丝和后丝的空载焊接电流电压均设置为190A,24V时，采集到的焊接电流变化波形
350E 300F
电流
A
100 50
050100150200
时间t/ms
(a)前置焊丝焊接电流
电流
S 2 100 50
050
100150200 时间/ms
(b)尾随焊丝焊接电流
图1焊接电流的时域波形
Fig. 1Time domain feature of welding currents
从图1可见，前置焊丝上的焊接电流呈近似的
正弦波动，而尾随焊丝上的电流则较为均匀：这主要是由于前置焊丝旋转时引起导电嘴到焊缝的距离