装甲钢脉冲MIG焊接及高速摄像背光系统设计(2)
弧光强度非常大，用肉眼或者普通的摄像机难以扑捉到熔滴过渡过程，所以高速
摄像技术发展成为了一项至关重要的技术。高速摄像硬件组成如图1.1 所示。高
速摄像能够记录一个高速运动过程的时间信息及空间信息，所以在焊接的过程当
中可以利用高速摄像技术记录电弧的形态以及熔滴的过渡过程。但由于电弧弧光
强度太大，利用普通摄像机直接采集图像很难看清楚电弧内部的各种变化过程，
所以必须利用背光技术，对背光的最基本的要求是在高速摄像胶片所接收的光的
强度值最低要大于弧光的光强度值，这样才能在胶片上阴影成像。目前，主要用
氙灯和激光作为高速摄像系统的背光光源，但由于激光价格昂贵，所以本课题采
用低成本的氙灯做背光，设计出一套低成本可行的背光系统。
图1.1为哈尔滨工业大学开发的HIT-5000电弧焊接过程高速影像动态分析仪
是集电弧焊接过程高速图像与焊接参数波形的采集、显示及分析一体化的焊接实
验研究专用设备。图1.2 分别是有无背光时采集到的电弧的形态和熔滴过渡过程的图片。由图
1.2(a)可见，在没有任何辅助光源的情况下，仅能看到熔滴和电弧，而看不到焊丝
和熔池部分；由图 1.2(b)可见，在有背光辅助光源的情况下，可以看到清晰的熔
滴、焊丝和部分电弧和熔池部分。1.2、装甲钢的焊接技术现状
当前，针对装甲钢的焊接特点，很多学者都在不断努力改进焊接方法，寻找
合适的焊接材料来提高装甲钢焊接的焊缝质量，也取得了丰硕的成果。在焊接效
率、焊缝成型、接头质量等方面均有较大的改善。
朱晓莹[2]
等人利用自制 H10MnSi 和 H08Mn2Si 焊丝，利用二氧化碳气体保护
焊焊接装甲钢，运用扫描电子显微镜、金相显微镜以及显微硬度计对装甲钢的焊
接接头及其硬度分布进行研究，并通过斜 Y形坡口焊接裂纹实验评定了自制的两
种焊丝的抗裂性倾向。得出采用自制H10MnSi 焊丝，用二氧化碳气体保护焊焊接
装甲钢，其焊缝组织的晶粒比较细小，针状铁素体所占的比例较高，抗裂性较好。
李桂华[3]
等人运用双层气流保护 TIG 焊焊接薄装甲钢，通过金相组织分析和
力学性能测试，确定了合理的焊接工艺。试验结果表明，此焊接方法应用在薄装
甲钢的间接中，大大提高了焊接效率，而且焊缝质量也较好。
李琳[4]
等人对传统高强钢薄板 MAG焊接的缺点进行了分析， 认为 MAG 焊接
热输入量大，飞溅比较多，焊缝缺陷较多或者成型不良，从而提出采用冷金属过
渡焊CMT代替 MAG 焊， 利用 CMT 焊接热输入小， 无飞溅的优点改善焊缝质量。
从 CMT送丝速度、焊接速度、弧长修正系数等焊接参数对超高强钢薄板焊接质
量进行了研究，优化获得的焊接工艺方案和焊接参数，获得了较好的结果。
王冬生[5]
等人对 616 装甲钢单双丝 MIG 焊的焊接性做了对比试验。采用单丝
MIG 和双丝MIG 焊的焊接工艺，在同样的焊接条件下对 616 装甲钢进行了焊接，
分析焊接接头的金相组织、焊缝内部的质量、焊接接头的强度、对比两种工艺的
线能量和焊接效率。试验结果表明，双丝 MIG 焊在焊缝内部质量和焊接接头强度
方面强于单丝MIG 焊接；在单位线能量方面，双丝焊也有明显优势，和单丝焊相
比，降低32%；在焊接效率上，双丝焊优势更加明显，约是单丝焊的三倍。
周琦[6]
等人对高强钢薄板 PMIG 焊接和 MAG 焊接进行了对比研究。选用