天津职业技术师范大学2013届本科生毕业论文
图2-3等离子焊枪
图2-4等离子焊机
2.1.3 CO2气体保护焊机
本实验采用Panasonic数字IGBT控制MIG/MAG弧焊电源，型号为YD-350/500GM,如图2-6所示，它采用LED数字显示，轻触按键操作，操作更直观，更方便、送丝装
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置采用闭环反馈系统，送丝速度更稳定，再现性好、可以存储，调用9种焊接规范，初学者可以轻松焊接、强化了可移动性能，紧固性，防尘性。
其主要参数如下： 控制方式 数字IGBT控制 额定输入电压 三相AC380V 输入电源频率 50/60HZ 额定输入容量 23.3KVA/22.4KW 功率因数 0.96
输出特性 CV（恒压特性） 额定输出电流 500A 额定输出电压 39V 输出电流范围 60-550A 输出电压范围 17-41.5V 焊丝类型 实芯/药芯
焊丝直径 实芯1.2/1.4/1.6;药芯不锈钢1.2/1.6;药芯碳钢1.2/1.4/1.6 点焊时间 0.3-10.0s连续调节（0.1s递增）
图2-5二氧化碳气体保护焊机
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2.1.4高速摄像机的介绍
本次实验采用的高速摄像机的型号为SHJQ-MotionPro-Y3，如图2-6所示。
图2-6 SHJQ-MotionPro-Y3 高速摄像机
该摄像机的核心的参数如下： 全幅最大帧比率 1000fps and 2000fps 最快帧比率 64,000fps 最大内存 4GB
快门 球形，1微秒最小曝光
触发 软件或BNC：3.3v CMOS 渐高，渐低，闭合开关 同步性 BNC：3.3v CMOS
镜头接口 F口
高速摄像还提供外部触发功能，本实验中高速摄像的同步就是通过这一功能来实现的。该摄像机接受外部高电平触发信号，当高速摄像机接收到外部高电平触发信号后，开始按照预设拍摄频率连续采集图像信号，同时将其存储在动态随机存储器中，存储器存储空间耗尽，该次采集自动停止。下次采集开始时，内存自动释放，让出存储空间。
高速摄像机就是能够以很高的频率记录一个动态的图像，因为一个动态的图像是需要数个静止的连贯的图片按一定时间速度播放出来的，高速摄像机一般可以每秒1000-10000帧的速度记录，但这导致了每张像素不会太高，它也要有一个惊人的储存器。其工作的基本原理：把光学图象信号转变为电信号，以便于存储或者传输。当我们拍摄一个物体时，此物体上反射的光被摄像机镜头收集，使其聚焦在摄
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像器件的受光面（例如摄像管的靶面）上，再通过摄像器件把光转变为电能，即得到了“视频信号”。光电信号很微弱，需通过预放电路进行放大，再经过各种电路进行处理和调整，最后得到的标准信号可以送到录像机等记录媒介上记录下来，或通过传播系统传播或送到监视器上显示出现阶段高速摄像机采用CCD/CMOS等光学器件为核心的采集方法主要分为种方式，一种是采用背景光源的拍摄方法，另一种是滤光镜片的拍摄方法。
采用背景光源的拍摄方法一般采用聚光性好、亮度高的光源作为背景光源，通常采用的是碘钨灯、氙灯或激光器。采用背景光源的拍摄方法需要搭建光路。采用滤光镜片的拍摄方法通过对弧光进行过滤无需搭建光路，直接将装有滤光片高速摄像机镜头对准焊接电弧进行拍摄。该方法由于直接拍摄电弧，如果参数选取得当能够得到非常好拍摄效果。
本次实验使用的就是采用背景光源的拍摄方法来采集熔滴过渡的图片，使用氙灯为背景光源搭建光路。图2-7 就是本次试验搭建的光路。
电极高速摄像机工件氙灯1
图2-7高速摄像光路
选择氙灯作为光源是因为它是用包裹在石英管内的高压氙气替代传统的钨丝，提供更高色温、更聚集的照明。氙灯采用高压电流激活氙气而形成一束电弧光，可在两电极之间持续放电发光。
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光源1（图2-8）是功率为100W的氙灯光源。它正对着高速摄像机，在拍摄过程中起到背景光源的作用。
图2-8氙灯
2.2实验所用材料
本实验所选用的实验材料为Q235，是一种常用的低碳钢，由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良[5]。
但在少数情况下，焊接时也会出现困难：
1、采用旧冶炼方法生产的转炉钢含氮量高，杂质含量多，从而冷脆性大，时效敏感性增加，焊接接头质量降低，焊接性变差。
2、沸腾钢脱氧不完全，含氧量较高，P等杂质分布不均，局部地区含量会超标，时效敏感性及冷脆敏感性大，热裂纹倾向也增大。
3、采用质量不符合要求的焊条，使焊缝金属中的碳、硫含量过高，会导致产生裂纹。如某厂采用酸性焊条焊接Q235－A钢时，因焊条药皮中锰铁的含碳量过高，会引起焊缝产生热裂纹。
4、某些焊接方法会降低低碳钢焊接接头的质量。如电渣焊，由于线能量大，会使焊接热影响区的粗晶区晶粒长得十分粗大，引起冲击韧度的严重下降，焊后必需进行细化晶粒的正火处理，以提高冲击韧度。
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