基于视觉的CO2焊接机器人焊接工艺参数与熔池形态关系的研究中焊接电流、焊接速度、焊接电压与熔池的形态关系

5. 4焊接电流、焊接速度、焊接电压与熔池的形态关系

焊接机器人为研究焊接电流、焊接速度、焊接电压交互作用与熔池形态的关系以及工艺参数的最优选择。本文设计了三因素三水平正交试验表，试验的目的为研究分析二氧化碳焊接工艺参数与熔池形态关系以及最有工艺参数的选择。试验因素为焊接电流、焊接电压、焊接速度。试验的水平为焊接电流(160A, 180A, 200A)、焊接电压(16V, 18V, 20V)、焊接速度(40cm/min, 46cm/min, 50cm/min)。表头的设计如下:

在不容因素下的焊接试验中熔池采集到的图像如下所示:

表格5-6中焊缝成形质量的判断依据是，根据其表面光滑度，有无气孔，以及焊缝的后堆高度等。其表格5-7中K为各个因素试验结果的和。其计算方法为:K1=Y1+Y2+Y3。R表示极差，计算的方式为各K1, K2, K3中最大值与最小值的差。表中根据极差R的大小可以判断对于焊接的熔池宽的影响，焊接电压影响最明显，其次是焊接电流，最后是焊接速度。而对于熔池深的影响程度，首先是焊接电流，然后焊接电压，最后是焊接速度。表中各个因素根据K1, K2, K3的大小可以判断出各个水平中哪个对熔宽以及熔池深的影响最为显著。对于A因素焊接电流无论是对熔池宽还是熔深的影响而言K3>K2>K1，由于随着焊接电流的增大他们都是增大的。对比5-6中的焊接质量，可知A2, A3的效果都不错，根据其焊接的实际情况，为保证良好的焊缝熔合率，因素A3为最优选。对于B因素焊接电压而言，不管是对熔池深还是熔池宽，其K3>K2>K1，这也充分的说明了焊接电压的不断增大，熔池宽与熔池深都是逐渐增大的。对比表5-6中的焊接质量，其中B2的的焊接质量均不错，在现实焊接情况中，B2的焊接飞溅相对较小，熔池采集到的图像相对清晰。因此B2为B因素的最优选择。对于C因素而言，不同水平对焊接熔池宽的影响K1>K2>K3，对于熔池的深而言K1>K3>K2，对比表格5-6中的焊缝成形质量，因素C22下的焊缝成形质量都相对较好，这是由于适当的速度配合焊接电流与焊接电压可得到较高的焊接质量。而且对比其获取到的熔池图像，C2均得到了相对清楚的熔池图像。在整个焊接过程中相对稳定，飞溅相对较小等。 综上所述，再根据其实际焊接的情况以及焊缝成形质量与熔池图像采集情况。其中A3B2C2的焊接效果最佳，也就是说在焊接过程中，焊接电流选择200A,焊接电压选择18V，焊接速度选择46cm/min时，采集到的熔池图像较为清晰，焊接过程相对稳定，干扰因素相对较小，而且最终的焊缝成形质量较高。焊接机器人