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?计算机辅助焊接

计算机辅助焊接

  当前，计算机技术的飞速发展对人类生产和生活的各个领域带来深刻的影响。 近年来微型计算机存储容量﹑运算速度的逐步增大和图形功能的逐步完善对计算机的普及应用起到了巨大的推动作用。在焊接行业中，计算机的应用起步较早，正在逐步向焊接科研﹑生产﹑管理等各个领域深入发展，其应用软件主要集中在焊接生产工艺管理﹑系统﹑数据库与应用软件﹑数值分析﹑数值模拟和焊接生产过程控制等方面。一些***的软件设计思想如人工智能﹑神经元网络﹑模糊控制﹑软件设计方法等也已引入到焊接领域中，它们提高了软件的整体设计水平和实用性。国外的焊接应用软件主要是100多家公司为焊接工程师提供软件包，这些软件可分为过程控制软件和独立运行软件两类。国外的工业企业都把焊工培训放到了重要位置，因此开发教育培训软件具有广泛的实用价值。多媒体焊接教育软件的开发在国外受到了普遍重视，它可以将知识以图象﹑声音﹑动画和图表的方式表示出来使大家容易接受。现在的一个CD-ROM光盘容量可以达到600多兆字节，相当于25万页的书。现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。利用它可以将焊接变形形成过程以动画的形式表现出来，同时电弧焊的种类及熔滴过渡的形式可以通过声音和图象的方式使其更易于理解。这种包含有各种电子信息的媒体使被培训者有兴趣观看，也更加容易接受。这非常有利于焊接基本理论与基本技能的普及教育，意义重大。 计算机网络的发展速度非常快，局域网（LAN）和广域网（WAN）使生产自动化成为可能。INTERNET将世界互相连接在一起。欧洲焊接协会提出了远程学习计划用以培训焊接工人，整个训练课程以光盘的形式提供。焊接过程的自动化是提高焊接生产效率﹑保证产品质量的一个极其重要的手段。焊接质量控制的对象是焊接工艺参数及其合理调节，其控制效果第y可表现在焊缝金属的内在质量。哈工大采用熔池振荡法对TIG焊从正面控制熔透做了深入的研究，采用弧光传感检测熔池振荡的振幅，根据熔透时的固有振荡特征进行相应的熔透控制，这在低碳钢和高强合金钢的焊接应用中已经获得了较好的控制效果。在等离子弧焊中，通过光纤采集焊接时的图象，并运用计算机进行分析处理来控制熔透。

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激光器分类

激光器分类 用于焊接的主要有两种激光,即CO2激光和Nd: 收稿日期:2007-12-30 YAG激光。CO2激光和Nd:YAG激光都是肉眼不可见 红外光。Nd:YAG激光产生的光束主要是近红外光, 波长为1.06μm,热导体对这种波长的光吸收率较高,对于大部分金属,它的反射率为20%～30%。只要使用标准的光镜就能使近红外波段的光束聚焦为直径0.25mm。CO2激光的光束为远红外光,波长为10.6 μm,大部分金属对这种光的反射率达到80%～90%,需要特别的光镜把光束聚焦成直径为0.75-0.1mm [3] 。Nd:YAG激光功率一般能达到4000～6000W 左右,现在d功率已达到10000W。而CO2激光功率却能轻易达到20000W甚至更大。3、二氧化碳气体保护焊（自动或半自动焊）：原理：利用二氧化碳作为保护气体的熔化极电弧焊方法。 大功率的CO2激光通过小孔效应来解决高反射率的问题,当光斑照射的材料表面熔化时形成小孔,这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体,几乎全部吸收入射光线的能量,孔腔内平衡温度达25000℃左右,在几微秒的时间内,反射率迅速下降。CO2激光器的发展重点虽然仍集中于设备的开发研制,但已不在于提高d的输出功率,而在于如何提高光束质量及其聚焦性能。另外,CO2激光10kW以上大功率焊接时,若使用y气保护气体,常诱发很强的等离子体,使熔深变浅。因此,CO2激光大功率焊接时,常使用不产生等离子体的氦 气作为保护气体 [4] 。 用于激发高功率Nd:YAG晶体的二极管激光组合的应用是一项重要的发展课题,必将大大提高激光束的质量,并形成更加有效的激光加工 [5] 。采用直接二 极管阵列激发输出波长在近红外区域的激光,其平均 功率已达1kW,光电转换效率接近50%。二极管还具有更长的使用寿命(10000h),有利于降低激光设备的维护成本。

?焊接过程控制

焊接过程控制一直是焊接领域的研究热点，焊接过程控制水平的提升是焊接技术发展的关键要素之一。 近代焊接过程控制 自从１９世纪出现真正的焊接技术，早的焊接过程控制也随之而来。这种控制是由铁匠简单地用手工来完成的，其通过感觉q官来获取焊接过程中火焰及焊缝信息，从而进行控制。这种焊接过程控制方法一直为现在的焊接工人所沿用。利用它可以将焊接变形形成过程以动画的形式表现出来，同时电弧焊的种类及熔滴过渡的形式可以通过声音和图象的方式使其更易于理解。 现代焊接过程控制 随着科技的发展，各种电子产品的不断升级，焊接过程的控制开始由人工控制升级到半人工控制、焊接过程自动控制。 用于焊接过程控制的传感器 焊接过程控制的传感器主要有：声学传感器、电弧传感器、光学传感器。 ●声学传感器 在２０世纪７０年代，Ｋａｓｋｉｎｅｎ等用声学传感器控制ＧＴＡＷ的弧长；Ｌｅｗｉｓ等用声学信号监视激光焊时等离子体的生成情况，并根据等离子体与熔深的关系判断焊缝的熔透情况；ＭＣ Ｊｏｈｎ则进一步利用上述方法实现了对激光焊的实时检测。