天津职业技术师范大学2013届本科生毕业论文
总之，低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种，所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接。
2.3实验所用方法
本实验所选用的实验为正交实验，当分析因设计要求的实验次数太多时，一个非常自然的想法就是从析因设计的水平组合中，选择一部分有代表性水平组合进行试验。因此就出现了分式析因设计(fractional factorial designs)，但是对于试验设计知识较少的实际工作者来说，选择适当的分式析因设计还是比较困难的。 例如作一个三因素三水平的实验，按全面实验要求，须进行3^3=27种组合的实验，且尚未考虑每一组合的重复数。若按L9(3×3)正交表安排实验，只需作9次，按L18(3×7)正交表进行18次实验，显然大大减少了工作量。因而正交实验设计在很多领域的研究中已经得到广泛应用。
正交表是正交实验中常用的一个工具，它是一整套规则的设计表格。用L为正交表的代号，n为试验的次数，t为水平数，c为列数，也就是可能安排最多的因素个数。例如L9(34)，它表示需作9次实验，最多可观察4个因素，每个因素均为3水平。一个正交表中也可以各列的水平数不相等，我们称它为混合型正交表，如L8(4×24) ，此表的5列中，有1列为4水平，4列为2水平。根据正交表的数据结构看出，正交表是一个t行c列的表，其中第j列由数码1，2，? Sj 组成，这些数码均各出现N/S 次，例如表11中，第二列的数码个数为3，S=3 ，即由1、2、3组成，各数码均出现1次。
2.4 实验过程
1、制备制件
本试验选用基体材料为Q235，选取8×50×150mm的试样，用砂纸除去试件表面氧化皮及铁锈，使其露出洁净的金属表面。
2、实验设备简易图，如图2-9所示
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图2-9等离子与CO2气体保护焊复合设备简图
3、实验步骤
首先如图2-9所示，集成夹具，将集成夹具安装在焊接机器人机械臂，并把等离子粉末焊枪与CO2焊枪固定在集成夹具上，并使两把焊枪下底部高度相适应，如图2-10所示，然后通过机器人调节两把焊枪相对于工作台的高度，保证焊枪在工作时能够满足引弧；接着把要焊接的工件放在工作台上，如图所示，此时打开粉末等离子焊机，引出小弧，并打开高速摄像机，调节支架，达到所需高度，并调节高速摄像机的焦距，使得到的图片得到最佳效果。按如2-2参数表分别调节式样的参数，进行喷焊试验。
本次实验采用了九种试件和四种参数，如表2-2按照它们各自参数顺序组合成九组实验:
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表2-2实验所用正交实验表
编号 实验一 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八 实验九
送粉量（g/min）
12 12 12 18 18 18 24 24 24
焊接速度(mm/s) 4
5 6 4 5 6 4 5 6
等离子焊机电流（A） 80
100 120 100 120 80 120 80 100
CO2焊机电流
（A） 80
120 160 160 80 120 120 160 80
2.5 本章小结
本章主要介绍了实验中所用到设备和材料，其中设备包括等离子焊机、CO2气体保护焊机、高速摄像设备、REIS机器，并对各种设备的用途和参数以及操作方法进行了简单概括与总结，并介绍了实验所用的方法—正交实验法。以及对所用材料的特点进行了阐述，并且将实验步骤进行了详细介绍。
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3 实验结果分析
由表2-2知，针对本论文具体的实验情况，主要研究不同送粉量、焊接速度、粉末等离子焊机电流、CO2焊机电流对焊件质量的影响，尤其是对焊缝、熔宽以及表面质量等因素的影响。
3.1 高速摄像机下的复合焊接堆积过程
本次试验采用高速摄像机进行每秒2000张的拍照摄像，因而清晰地反映了在粉末堆等离子焊中的粉末堆积过程,其中下面两组图分别为第一组实验的部分高速摄像图：
图3-1 第一组实验部分复合焊接图
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表3-1单一等离子焊接数据 (焊接速度均为2mm/s)
第一组 第二组 第三组
电流(A) 80 90 100
送粉率(g/min)
18
18 18
电压（V） 20.6 19.0 20.6
在上述图片中，可以清晰地看到粉末等离子和CO2气体保护焊复合焊接过程，该过程很好地诠释了复合焊接的机理，同时为后期的分析整理提供一个很形象的参考。
3.2 等离子与复合焊实件分析
3.2.1等离子粉末堆积实件
本实验首先进行等离子粉末堆积，如图3-2a、b、c三图所示，为粉末等离子粉末堆积后的试件，其参数如表3-1所示
（a）第一组试件照片
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