任乐 张爱华 常东东 何倩玉 马晶

摘要：超窄间隙焊接坡口深而窄，极易产生电弧攀升风险，导致底部侧壁出现熔合不良现象。针对焊剂片约束电弧超窄间隙焊接熔合状态难以在线监测的问题，提出一种基于电弧声的底部侧壁熔合状态识别方法。建立超窄间隙焊接过程电弧声信号采集系统，在分析电弧声产生机理和人耳辨识行为的基础上，提取有效表征焊接过程的短时能量、平均振幅、Moore响度、梅尔倒谱系数及其一阶、二阶差分等特征参量，基于粒子群优化最小二乘支持向量机的方法（PSO-LSSVM）建立超窄间隙焊接底部侧壁熔合状态识别模型。研究结果表明，此方法可以实现未熔合、临界熔合及熔合良好三类状态的识别，准确率可达91.7%，为超窄间隙焊接熔合状态的在线监测提供了一种新的途径。

关键词：超窄间隙焊接;电弧声;人耳辨识行为;PSO-LSSVM;熔合状态识别

中图分类号：TG444      文献标志码：A         文章编号：1001-2003（2021）07-0011-07

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.07.03

0    前言

焊剂片约束电弧超窄间隙焊接（以下简称超窄间隙焊接）是一种高效、节能、低热输入、低成本的焊接新方法[1]。电弧在焊剂片约束下同时作用于两侧焊接面和底部，实现单道多层焊缝成形，在大厚度构件等制造中具有广泛的应用需求和广阔的应用前景。然而约束电弧对坡口宽度变化非常敏感，在深窄且时变坡口内难以稳定，极易产生电弧攀升风险，导致底部侧壁出现未熔合或临界熔合状态。而良好的熔合状态是优质焊接接头的重要表征，因此，焊缝底部侧壁熔合状态的检测识别对实现超窄间隙焊接熔合状态监测与控制具有重要意义。……