焊接過程中雙色法測溫系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、應(yīng)用于核能裝備的奧氏體不銹鋼部件經(jīng)過TIG焊接后，在生產(chǎn)和維修過程中容易產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重影響相應(yīng)裝備的正常運(yùn)行和使用壽命。研究表明裂紋的產(chǎn)生和生產(chǎn)焊接過程中的冷卻溫度有很大的關(guān)系，為分析材料裂紋產(chǎn)生的可能性，項目組采用焊接過程數(shù)字模擬方法預(yù)測最終可能產(chǎn)生的缺陷；作為項目組的子課題，本課題旨在解決如何采用有效方法測得焊縫的真實冷卻溫度，用于驗證仿真系統(tǒng)溫度的準(zhǔn)確性的問題。通過理論研究和系列校準(zhǔn)，驗證和改進(jìn)實驗，本課題基于FLIR-SC750

2、0多通道測溫相機(jī)成功開發(fā)了一套以數(shù)字圖像技術(shù)和紅外熱輻射測溫技術(shù)為原理的雙色紅外測溫系統(tǒng)。
　　首先，通過對各種測溫方法進(jìn)行比較分析，選定雙色紅外測溫法作為主要方法。以光學(xué)，輻射學(xué)以及數(shù)字圖像處理技術(shù)為理論基礎(chǔ)，在原有圖像拍攝模塊的平臺上，使用SCILAB編程語言設(shè)計開發(fā)了一套包括圖像數(shù)字讀取，雙色法測溫數(shù)據(jù)處理，以及數(shù)據(jù)導(dǎo)出可視化功能的雙色法測溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在焊接過程中實時測量真實溫度場以及發(fā)射率場的變化。
　　其

3、次，基于開發(fā)的雙色紅外測溫系統(tǒng)，進(jìn)行了系列驗證實驗。通過人工黑體校準(zhǔn)實驗，初步驗證系統(tǒng)可行性，并進(jìn)行校準(zhǔn)；使用單色法測量激光焊接過程中316L不銹鋼樣品溫度，并和熱電偶測量結(jié)果對比，用以說明單色法測溫在焊接過程中由于氧化等問題產(chǎn)生的不穩(wěn)定性；使用雙色法做相同測量，用于和單色法結(jié)果對比驗證雙色法測溫的有效性。
　　最終驗證實驗結(jié)果表明，雙色法測溫系統(tǒng)測得的溫度及發(fā)射率是真實可靠的；單色法受氧化情況影響較大，氧化程度直接影響測量精度，

4、實驗中存在氧化問題時單色法最大誤差超過50％，而無氧化問題時單色法最大相對誤差約為8.6%；雙色法無論氧化情況如何，在其有效量程內(nèi)最大誤差可以控制在6.3%左右，充分驗證了雙色測溫系統(tǒng)的有效性和可靠性。
　　本課題開發(fā)的焊接過程中雙色紅外測溫系統(tǒng)把數(shù)字圖像處理技術(shù)和計算機(jī)運(yùn)算功能很好的結(jié)合在一起，具有強(qiáng)大高效的運(yùn)算處理能力；能夠很好的探測到整個焊接熔池內(nèi)溫度的變化，包括某一時刻整個測量范圍內(nèi)的溫度場和發(fā)射率場，以及某一個位置溫度和