分析MIG焊焊接煙塵光電信息的采集

焊接生產過程中會因為母材、焊接材料以及焊接冶金反應生成一系列以氣體和氣溶膠態形式存在的煙塵物質，這些煙塵物質散布于空氣中，很容易被人體吸收，因而當煙塵濃度過一定標準后，會嚴危害環境和人體健康[1]。本文通過建立MIG焊焊接煙塵光電檢測系統，以光學理論為基礎原理，對焊接煙塵進行實時光電檢測，以達到對不同焊接工藝的焊接煙塵進行分析總結的目的，進而有效控制對人體危害較大的焊接工藝的應用，大限度地保護焊接環境和操作員的安全。 
　　1 MIG焊焊接煙塵光電檢測系統 
　　MIG焊焊接煙塵光電檢測系統是以光學理論為基礎原理，通過檢測MIG焊不同焊接參數下激光在煙塵區的信息變化，實現對煙塵變化的實時檢測，進而得出不同焊接方法和工藝產生的煙塵的性質和特點，總結出焊接工藝參數對MIG焊接煙塵濃度及生成量的影響規律。該系統主要由MIG焊接系統和光學系統兩大部分組成： 
　　（一）MIG焊接系統 
　　MIG焊是一種以氬氣或富氬氣為保護介質、以可熔化的焊絲及燃燒于工件間的電弧為熱源的電弧焊，具有焊接質量高、載流能力大的特點。MIG焊接系統主要包括基本焊接設備、直流電焊機脈沖控制器、焊接輔助設備等三個組成部分[2]。 
　　基本焊接設備的具體應用設備及要求為：①逆變式V-300型林肯電焊機，焊接性能好，滿足實驗的工藝要求，電流輸出范圍：50A-300A；電壓輸出：13V-42V； 
　　②S-86A型半自動送絲機，慣性小，動態品質高，送絲均勻平穩，讀數方便，送絲速度：1.7-21m/min，焊絲直徑：實芯0.8-2mm，藥芯3.2mm；③SWHT-1A-2C直線焊接工作臺采用單軸數控裝置，傳動部分采用步進電機驅動，運行平穩，易安裝可拆卸。直流電焊機脈沖控制器采用單片機核心的數字化結構，快捷簡便，實用性強，焊接輔助設備主要包括氬氣瓶、氣流計、電壓表、分流器等。 
　　（二）光學系統 
　　光學系統主要由激光器、光纖、光譜儀三部分組成，通過激光的產生、傳遞和接收組成光電檢測光路。本實驗選用單色、穩定性好的氦氖激光器，發散角小、光能集中，并根據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勢，傳輸速度快，可實現遠距離操縱。 
　　2 焊接煙塵光電采集實驗 
　　（一）實驗總體設計 
　　焊接煙塵光電采集實驗的總體實驗方案流程為：實驗準備→實驗參數確定→實驗系統設計→MIG焊接系統、光電檢測系統→焊接實驗→數據采集分析→實驗結論。 
　　（二）MIG焊焊接工藝試驗 
　　MIG焊是工業應用中較為廣泛的一種焊接工藝，具有焊接質量高、載流能力大、生產率高等特點，因而本次實驗選用這種焊接工藝進行試驗，分析MIG焊各工藝參數對焊接煙塵的濃度及生成量的影響規律，進而得出危害較大的焊接參數并對其進行有效控制，促進焊接環境的改善和焊接質量的提高。 
　　（三）焊接光電檢測實驗 
　　（1）實驗準備。實驗準備主要從四個方面進行：①準備厚度為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焊速調整為5mm，干伸長為15mm，光纖頭以保護套保護，固定在靠近焊槍的位置；④安裝數據采集軟件并設置相應的參數。 
　　（2）實驗過程 
　　焊接煙塵光電采集實驗是本研究的核心課題，具體的實驗步驟為實驗準備→焊接系統的調試、光電采集系統調試→無焊接光電信息采集→焊接過程的光電采集→進行下一組實驗。 
　　（3）實驗注意事項。①激光器如果連續長時間運行會升溫，導致工作狀態偏離并損壞[3]，因此應該在使用一段時間后關閉激光器，待其冷卻后繼續實驗；②信息采集過程要確保環境的穩定性，避免出現任何外界干擾；③充分焊接前后發射與接收的是同一束激光，即激光的發射與接收同方向。 
　　4 結語 
　　MIG焊是工業應用中較為廣泛的一種焊接工藝，具有焊接質量高、載流能力大、生產率高等優點，本文選用這種焊接工藝進行焊接煙塵光電采集實驗，實現對焊接煙塵的實時光電檢測，在此基礎上可以進一步分析MIG焊各工藝參數對焊接煙塵的濃度及生成量的影響規律，進而得出危害較大的焊接參數并對其進行有效控制，促進焊接環境的改善和焊接質量的提高。