采用图像技术分析焊熔滴过渡形态的探讨.pdfVIP

第九次全甚焊接会议论文集 采用图象技术分析焊条熔滴过渡形态的探讨 太原理工大学焊接材料研究所 王宝 武颖娜 张汉谦 摘要本文探讨采用普通摄象机，录制被测焊条燃弧时下落的高温熔滴的图蒙 通过分析熔滴的图象特征，NN焊条熔滴过渡特征。 关键词：焊条： 熔滴过渡： 图象技术 0 前青 早在本世纪30年代以前，Hilpert．A曾最早采用了高速摄影技术研究焊接时金属熔 滴过渡形态．并在文献【1】上发表了“在焊接电弧中的熔滴过渡”的研究报告：1936 年，例本安藤在文献【2】中也发表了“用高速摄影方法研究焊接电弧现象”的论文。由 1二高速摄影方法具有形象直观，判断熔滴过渡形态准确等优点，60多年来一直是进行 电弧现敷研究的重要手段。 但是，由于高速摄影设备昂贵，拍摄附加装置复杂，操作技术不易掌握，测试材 料消耗大等缺点，限制了这项技：术的广。泛应用。 由丁近年来摄象技术的迅速发展．作者曾尝试采用普通CCD摄象机拍摄焊接时F 落熔滴的图象，通过监视嚣分析熔滴过渡特征，并选取典型画面，与乳型焊条熔滴过 渡形态型象进行对照，判断焊条熔滴过渡形态及特征。 1；9||j试装置及测试方法 采用的测试装置如图1所示。装置由被试焊条1、滤光器2、摄象头3、监视器4、 录象机5、石墨电极8及水槽6锋组成。 测试方法及步骤如下： (】)将摄象头对准焊条燃弧点下端约100ram处，此处预置一个光源目标，调整摄 象头焦距，使其在监视器上得到淌晰的待测目标图象。 (2)接通焊接电源，将待测焊条1在石墨电极块8一侧引燃，焊条熔化后形成的金 属熔滴7自由落入水槽6中。 (3)启动录象机5，进行时实录象，每种焊条的录象时间为5一15秒。 438； 第九改全图焊接会议论文集 (4)对已录制的熔滴图象．乖j用录象机的慢放缓避功能，通过监视器选取每种焊条 若干个具有代表性的图象，与预先己摄制的已知过渡形态焊条的图象进行对照，识别 与判断熔滴过渡形态。 2r测试结果的讨论 2．1焊条熔滴图象的基本特征 本实验采用普通CCD摄象头，其拍摄速度为25帧／秒。由于熔滴(已离开焊条 端100ram)下落的速度很快．尤其是从套筒内喷射出来的小熔滴和由于爆炸形成的飞 溅颗粒速度更快。显然，用这样的摄象头拍摄下来的熔滴图象，不可能是轮廊靖晰的 球状图象，而呈亮团状。随着熔滴下落速度的加快，亮团逐渐被拉长，而呈现椭球状、 由于套筒内喷射出来的或者由于爆炸过渡形成的飞溅小颗粒，摄象头拍摄的是它们的 运动轨迹——发亮的条线(见圈3)。 有时熔滴在下落的过程中，由于失去了电弧气氛的保护．空气中的氧会与碳发生 氧化。氧化作用进行得剧烈时。生成的CO气体从熔滴表面激烈地逸出时披带出的液 体金属和熔渣影象．亮团周围好象长满了羽毛，称为羽毛状亮团(见因4)。如果氧化 作用较弱，形成的CO只发生在熔滴的局部表面，则在图象中出现从亮团局鄱表面长 出的似动物触须的毛前1．将这类熔滴图象称作触须状亮团图象(见图5)。 2．2几种熔滴过渡形态的典型图象 焊条电弧焊时，熔滴过渡形态可分为4种类型”J，即租熔滴过渡、渣壁过渡、爆炸 过渡和喷射过渡。 粗熔滴过渡时，粗大的熔滴具有椭球状亮团图象。亮团可能是光滑的，也司能呈 不光滑的带有羽毛状的亮团匣象。由于粗熔滴过渡时一般伴髓有E散的细小的熔滴， 还有飞溅物。因此，粗熔滴过渡时，除亮团图象外，尚有分散条线刚象。 熔滴呈渣壁过渡时，细颗粒的熔滴星带状亮团图象．同时伴有分散的线条图象。 熔滴为爆炸过渡时。大熔滴由于爆炸被分裂破碎成细熔滴和小颗粒，图象呈羽毛 状亮团和密集的条线图象。 熔滴呈喷射过渡时，熔滴十分细碎，并呈喷射状，几乎不出现人颗粒的熔滴。因 此，其飞行的熔滴为十分密集的条线圈象。 2．3常见焊条熔滴过渡形态的图象特征 少量的细碎熔滴和飞溅物形成少量的条线图象。而钛型不锈钢焊条为渣壁过渡形态， 因此，其图象为扫帚状的亮团为主，并有少量条线的混合图象。 32)． 含有大量高碳铁合金的铬钼型堆焊焊条，如EDPCrMo．A2-03型焊条(堆t