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分析MIG焊焊接煙塵光電信息的采集
焊接生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)因?yàn)槟覆摹⒑附硬牧弦约昂附右苯鸱磻?yīng)生成一系列以氣體和氣溶膠態(tài)形式存在的煙塵物質(zhì)，這些煙塵物質(zhì)散布于空氣中，很容易被人體吸收，因而當(dāng)煙塵濃度過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)后，會(huì)嚴(yán)危害環(huán)境和人體健康[1]。本文通過(guò)建立MIG焊焊接煙塵光電檢測(cè)系統(tǒng)，以光學(xué)理論為基礎(chǔ)原理，對(duì)焊接煙塵進(jìn)行實(shí)時(shí)光電檢測(cè)，以達(dá)到對(duì)不同焊接工藝的焊接煙塵進(jìn)行分析總結(jié)的目的，進(jìn)而有效控制對(duì)人體危害較大的焊接工藝的應(yīng)用，大限度地保護(hù)焊接環(huán)境和操作員的安全。
1 MIG焊焊接煙塵光電檢測(cè)系統(tǒng)
MIG焊焊接煙塵光電檢測(cè)系統(tǒng)是以光學(xué)理論為基礎(chǔ)原理，通過(guò)檢測(cè)MIG焊不同焊接參數(shù)下激光在煙塵區(qū)的信息變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙塵變化的實(shí)時(shí)檢測(cè)，進(jìn)而得出不同焊接方法和工藝產(chǎn)生的煙塵的性質(zhì)和特點(diǎn)，總結(jié)出焊接工藝參數(shù)對(duì)MIG焊接煙塵濃度及生成量的影響規(guī)律。該系統(tǒng)主要由MIG焊接系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)兩大部分組成：
（一）MIG焊接系統(tǒng)
MIG焊是一種以氬氣或富氬氣為保護(hù)介質(zhì)、以可熔化的焊絲及燃燒于工件間的電弧為熱源的電弧焊，具有焊接質(zhì)量高、載流能力大的特點(diǎn)。MIG焊接系統(tǒng)主要包括基本焊接設(shè)備、直流電焊機(jī)脈沖控制器、焊接輔助設(shè)備等三個(gè)組成部分[2]。
基本焊接設(shè)備的具體應(yīng)用設(shè)備及要求為：①逆變式V-300型林肯電焊機(jī)，焊接性能好，滿足實(shí)驗(yàn)的工藝要求，電流輸出范圍：50A-300A；電壓輸出：13V-42V；
②S-86A型半自動(dòng)送絲機(jī)，慣性小，動(dòng)態(tài)品質(zhì)高，送絲均勻平穩(wěn)，讀數(shù)方便，送絲速度：1.7-21m/min，焊絲直徑：實(shí)芯0.8-2mm，藥芯3.2mm；③SWHT-1A-2C直線焊接工作臺(tái)采用單軸數(shù)控裝置，傳動(dòng)部分采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行平穩(wěn)，易安裝可拆卸。直流電焊機(jī)脈沖控制器采用單片機(jī)核心的數(shù)字化結(jié)構(gòu)，快捷簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)，焊接輔助設(shè)備主要包括氬氣瓶、氣流計(jì)、電壓表、分流器等。
（二）光學(xué)系統(tǒng)
光學(xué)系統(tǒng)主要由激光器、光纖、光譜儀三部分組成，通過(guò)激光的產(chǎn)生、傳遞和接收組成光電檢測(cè)光路。本實(shí)驗(yàn)選用單色、穩(wěn)定性好的氦氖激光器，發(fā)散角小、光能集中，并根據(jù)激光器配置了合適的石英光纖，光譜儀則采用了AvaSpec-2048型，具有高靈敏度和高分辨率優(yōu)勢(shì)，傳輸速度快，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱。
2 焊接煙塵光電采集實(shí)驗(yàn)
（一）實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)
焊接煙塵光電采集實(shí)驗(yàn)的總體實(shí)驗(yàn)方案流程為：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備→實(shí)驗(yàn)參數(shù)確定→實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)→MIG焊接系統(tǒng)、光電檢測(cè)系統(tǒng)→焊接實(shí)驗(yàn)→數(shù)據(jù)采集分析→實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
（二）MIG焊焊接工藝試驗(yàn)
MIG焊是工業(yè)應(yīng)用中較為廣泛的一種焊接工藝，具有焊接質(zhì)量高、載流能力大、生產(chǎn)率高等特點(diǎn)，因而本次實(shí)驗(yàn)選用這種焊接工藝進(jìn)行試驗(yàn)，分析MIG焊各工藝參數(shù)對(duì)焊接煙塵的濃度及生成量的影響規(guī)律，進(jìn)而得出危害較大的焊接參數(shù)并對(duì)其進(jìn)行有效控制，促進(jìn)焊接環(huán)境的改善和焊接質(zhì)量的提高。
（三）焊接光電檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備主要從四個(gè)方面進(jìn)行：①準(zhǔn)備厚度為8mm的光滑焊接鋼板，去除表面銹跡；②間焊槍固定在板材邊緣，板材下邊安裝姬光接收光纖頭，鋼板固定在行走小車上并置于光纖頭上方；③焊速調(diào)整為5mm，干伸長(zhǎng)為15mm，光纖頭以保護(hù)套保護(hù)，固定在靠近焊槍的位置；④安裝數(shù)據(jù)采集軟件并設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程
焊接煙塵光電采集實(shí)驗(yàn)是本研究的核心課題，具體的實(shí)驗(yàn)步驟為實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備→焊接系統(tǒng)的調(diào)試、光電采集系統(tǒng)調(diào)試→無(wú)焊接光電信息采集→焊接過(guò)程的光電采集→進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)。
（3）實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。①激光器如果連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)升溫，導(dǎo)致工作狀態(tài)偏離并損壞[3]，因此應(yīng)該在使用一段時(shí)間后關(guān)閉激光器，待其冷卻后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)；②信息采集過(guò)程要確保環(huán)境的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)任何外界干擾；③充分焊接前后發(fā)射與接收的是同一束激光，即激光的發(fā)射與接收同方向。
4 結(jié)語(yǔ)
MIG焊是工業(yè)應(yīng)用中較為廣泛的一種焊接工藝，具有焊接質(zhì)量高、載流能力大、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，本文選用這種焊接工藝進(jìn)行焊接煙塵光電采集實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接煙塵的實(shí)時(shí)光電檢測(cè)，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步分析MIG焊各工藝參數(shù)對(duì)焊接煙塵的濃度及生成量的影響規(guī)律，進(jìn)而得出危害較大的焊接參數(shù)并對(duì)其進(jìn)行有效控制，促進(jìn)焊接環(huán)境的改善和焊接質(zhì)量的提高。
