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2005年 第12期

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SACTIG与VPTIG电弧稳定性的比较分析(一)
方臣富, 陈树君, 刘嘉, 殷树言, 宋永伦, 李桓, 侯润石, 温永平
2005, (12): 1-5.
摘要:
采用高速录像系统、焊接电弧分析仪同步实时采集SACTIG(sine alternative current TIG)与VPTIG(variable polarity TIG)焊接电流、电弧电压、电弧形态信息。比较分析了SACTIG与VPTIG焊在焊接电流过零期间,焊接电弧稳定性与相关参数之间的关系。研究表明,工频正弦交流TIG电弧电流过零期间可能会发生熄弧和再引弧现象。焊接电流增加到一定值时,就可消除熄弧和再引弧现象,使工频正弦交流TIG电弧也具有良好的电弧稳定性。再引弧电压越高,电弧稳定性越差;再引弧电压等于电弧电压,就不会发生熄弧和再引弧现象。
超音速火焰喷涂涂层抗高温氧化和耐冲蚀性能
王志平, 纪朝辉, 李全华, 刘长江
2005, (12): 6-8.
摘要:
采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术喷涂WC涂层,并对其抗高温氧化和耐冲蚀性能进行测定。试验结果显示,与基体1Cr12W 1MoV比较,HVOF制备的WC-17Co、WC-12Co、NiCrBSi+35WC涂层具有非常良好的抗高温氧化和耐冲蚀性能。其中WC-17Co涂层在任何冲蚀角度下均表现出优良的抗冲蚀能力,是一种理想的汽轮机高压部件防护涂层。
TiC金属陶瓷/铸铁钎焊接头热应力的有限元模拟
冯吉才, 张丽霞
2005, (12): 9-12.
摘要:
研究了采用Ag-Cu-Zn钎料在1173K温度下钎焊TiC金属陶瓷与铸铁时,接头在冷却过程中的热应力最大值和应力集中区。模拟结果表明,在冷却过程中,铸铁/TiC金属陶瓷接头的剪应力主要集中在界面端点处,且剪应力的最大值出现在Ag-Cu-Zn/TiC金属陶瓷界面处。TiC金属陶瓷下表面的拉应力最大值出现在TiC金属陶瓷的端点处,且随着连接温度的降低拉应力的最大值逐渐降低。TiC金属陶瓷下表面的压应力最大值出现在TiC金属陶瓷中部,且随着连接温度的降低压应力值逐渐增加。
等离子弧焊接SiCp/Al基复合材料焊缝“原位”合金化分析
雷玉成, 袁为进, 朱飞, 包旭东
2005, (12): 13-16.
摘要:
采用等离子弧焊焊接SiCp/Al基复合材料,以Ar+N2为离子气,并以Ti作为合金化填充材料,研究了焊缝"原位"合金化元素Ti对焊缝显微组织的影响。结果表明,采用焊缝原位合金化方法焊接SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al MMCs),可以有效抑制焊缝中针状脆性相Al4C3的形成,并且由于Ti的加入,改善了增强相和Al基体之间的润湿性,形成了稳定的熔池,得到以均匀分布的TiN、AlN等为增强相的新型铝基复合材料焊缝,焊接性能得到有效提高。同时还研究了Ti的添加量对焊缝显微组织的影响,结果发现,随着Ti含量的增加,焊缝中还生成如Ti5Si3等新的增强相。焊缝"原位"合金化等离子弧焊接是焊接SiCp/Al基复合材料的一种新方法。
搅拌摩擦焊接过程温度场数值模拟
王希靖, 韩晓辉, 郭瑞杰, 李晶
2005, (12): 17-20.
摘要:
在深入考虑搅拌摩擦焊的具体焊接过程后,提出了简化的热输入模型。利用ANSYS有限元分析程序建立了随热源一起移动的坐标系,采用分步加载的方法对搅拌摩擦焊过程的温度场进行了模拟。得到了3mmLY12硬铝合金薄板在整个焊接过程中焊缝区每一时刻的瞬态温度场以及焊缝区各点的焊接热循环曲线,确立了温度场空间分布和时间变化的规律,并且通过测量特征点的实际温度验证了计算结果的准确性。
小波变换在伺服焊枪电极位移曲线分析中的应用
王华, 张延松, 陈关龙
2005, (12): 21-24.
摘要:
电极位移曲线能够反映出点焊规范参数波动,是一个理想的监控参数。采用离散Daubechies4阶小波对电极位移曲线进行滤波处理,成功地将测量曲线分为电极位移趋势曲线、波动曲线。这两种曲线分别反映了点焊质量的整体质量优劣、过程一致性这两方面特征,提高了位移曲线表征焊接过程的能力,为伺服焊枪的点焊质量控制提供了准确、优良的数据基础。
宏-微机器人微动机构研制
张国贤, 陈强, 张文增, 汤晓华
2005, (12): 25-28.
摘要:
为改善工业机器人高速运动控制性能,扩大其在激光焊接、切割等高速精密加工中的应用范围,设计了一种可与工业机器人构成宏-微机器人的三维微动机构。分析了该微动机构的结构和运动形式,建立了运动学方程,并根据受力情况对结构进行了优化。所研制的微动机构重量1kg、精度高于0.04mm,负载能力大于3kg,满足宏-微机器人系统精密作业要求。
Ti-6Al-4V/Cu/ZQSn10-10扩散连接
宋敏霞, 赵熹华, 郭伟, 冯吉才
2005, (12): 29-31,38.
摘要:
采用纯铜(Cu)箔作中间过渡层在真空下对钛合金Ti-6Al-4V与锡青铜ZQSn10-10异种材料进行扩散连接。用冷场发射扫描电镜对连接接头进行微观分析,用拉伸试验获得接头强度。结果表明,采用铜箔作中间过渡层,可以防止一些低熔点组元的挥发,并且可以阻止某些元素(Sn、Pb等)向钛合金基体扩散,避免更多金属间化合物的产生,从而提高了接头性能。中间过渡层铜与锡青铜ZQSn10-10之间实现了良好的连接,未形成明显的过渡区;在中间过渡层铜与钛合金Ti-6Al-4V之间形成了较宽的过渡区,并有金属间化合物Cu3Ti2产生,对接头性能影响较大。最佳工艺参数是:连接温度为850℃、连接压力为10~15MPa、连接时间为30min,可获得钛合金与锡青铜的牢固连接,接头强度可达192MPa(达到锡青铜母材基体强度的80%),且连接试样无明显变形。
焊缝跟踪的变论域自适应模糊控制
叶建雄, 张华, 杨武强
2005, (12): 32-34.
摘要:
针对单纯的模糊控制器在焊接机器人的焊缝跟踪中的控制精度欠佳、自适应性不强等问题,设计了一种论域可调整的自适应模糊控制器,利用控制偏差和偏差的变化作为输入量,通过偏差和偏差变化率来自动调整变量的论域,从而提高控制精度。通过系统仿真,得到了很好的控制效果,使控制精度差和自适应能力不强等问题都得到了解决。
搅拌头倾角对FSW成形和接头力学性能的影响
严铿, 曹亮, 陈华斌
2005, (12): 35-38.
摘要:
研究了搅拌头倾角对FSW接头焊核区材料的塑性流动和接头力学性能的影响。结果表明,焊接速度一定,倾角θ小于1.5°时,在搅拌头轴肩下0.5mm处出现隧道型缺陷,搅拌针下部的焊核金属发生沉积;随着倾角θ增大,焊核区的金属发生强烈地塑性变形和流动,缺陷逐渐消失,焊核区变宽。对焊接接头拉伸断口进行扫描电镜观察发现:当θ为2°时,在焊核区上表面位置出现"弱连接"现象。断口和力学性能综合分析表明,当θ为3.5°~4°时,焊核区宽度最大,LF5铝合金接头强度和延伸率分别达到最大值:305MPa和16%。
半导体激光工艺参数对Sn-Ag-Cu钎料润湿性影响分析
薛松柏, 姚立华, 韩宗杰, 刘琳
2005, (12): 39-42.
摘要:
采用半导体激光软钎焊系统对Sn96Ag3.5Cu0.5钎料和Sn63Pb37钎料进行了润湿性对比试验研究,分析了激光输出功率对钎料润湿性的影响规律。结果表明,提高半导体激光的输出功率,在一定范围内能显著改善Sn96Ag3.5Cu0.5钎料和Sn63Pb37钎料的润湿性。根据钎料的合金成分及钎料膏中钎剂成分的不同,优化半导体激光钎焊工艺参数,可以达到最佳的钎焊效果。
工艺参数对钽薄板小间隙TIG对接焊熔池的影响
周方明, 钱乙余, 姜泽东, 施一丰
2005, (12): 43-46.
摘要:
为探索薄壁钽焊管生产线焊接成形质量控制方法,进行了钽薄板小间隙平对接TIG氦弧点焊工艺试验和数值模拟技术研究。试验中用Fastcam 10KC高速摄像仪成功地测定了熔池的动态尺寸。数值模拟采用ANSYS有限元分析软件,建立了焊接系统的三维传热模型,综合考虑了对接间隙、夹具等的影响,计算所得熔池动态变化的结果与试验结果较好地吻合。另外,利用数值模拟方法还进行了工艺参数对熔池形态影响的研究,结果表明,对接间隙促进了熔池纵横向宽度的椭圆化。计算获得的熔池形成时间、熔池长大速度、熔池形成率、临界电流等对优化焊接工艺参数具有重要指导意义。
焊接电流对双丝间接电弧焊电弧特性的影响
曹梅青, 邹增大, 王春茂, 曲仕尧
2005, (12): 47-50.
摘要:
主要研究了焊丝伸出长度对焊接电流、电弧电压以及焊接电流对双丝间接电弧气体保护焊电弧特性的影响。结果表明,随着焊丝伸出长度的增加,焊接电流减小;双丝间接电弧气体保护焊负极焊丝的熔化速度随着焊接电流的增加而明显增大,正极焊丝的熔化速度随焊接电流的增加而缓慢增大,两者均随着电弧电压的增加而减小;随着焊接电流的增大熔滴变细;双丝间接电弧气体保护焊有多种电弧形态。
纳米-亚微米MoS2涂层的结构和摩擦性能
关耀辉, 徐杨, 郑仲瑜, 佟晓辉
2005, (12): 51-54.
摘要:
利用等离子喷涂技术在GCr15钢表面制备了纳米-亚微米MoS2固体润滑涂层。采用MHK-500型摩擦磨损试验机在油润滑条件下测试了MoS2涂层的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析了涂层的表面和断面的磨损形貌以及涂层的物相组成。结果表明,纳米-亚微米MoS2涂层的物相主要为六方的MoS2,还有少量的Mo,Mo2S3和MoO3。涂层的晶粒尺寸在100~400nm。与GCr15钢原始表面相比,纳米-亚微米MoS2涂层的减摩耐磨性有了明显的提高,摩擦系数降低近1倍,在载荷为375N的条件下,磨损量也降低近1倍。
PSM功率控制超音频逆变焊接电源
沈锦飞, 颜文旭, 惠晶, 吴雷
2005, (12): 55-58.
摘要:
按照大功率发电机、变压器铜排绕组焊接工艺和不同规格铜排的焊接要求,采用脉冲均匀对称密度调节(pulse-symmetrical modulated)功率控制串联谐振式DC/AC逆变器,设计了20kHz/40kW超音频感应逆变焊接电源。逆变器采用全桥串联谐振式逆变电路,具有变频和功率调节两个功能。逆变器的开关管按照PSM的控制策略实现功率控制;逆变器跟踪负载谐振频率,控制开关管在零电流开通和关断,实现ZCS和ZVS软开关,大大减小了开关器件的功率损耗,逆变器的输出功率因数接近1,提高了整机的效率。
T91钢TIG+MIG焊接接头性能及组织
常铁军, 龚正春, 李子峰, 王长柏
2005, (12): 59-61,88.
摘要:
对采用TIG+MIG焊的T91钢焊接接头进行了力学性能、持久强度和高温时效试验,并对T91钢TIG+MIG焊接接头的显微组织及断口的断裂特征进行了观察和分析。结果表明,T91钢TIG+MIG焊接接头的韧脆转变温度(FATT)为-13℃,625℃17958h高温持久试验为70MPa,外推105h高温持久强度为46.48MPa。焊接接头的高温性能取决于其组织的变化,以MC23C6为主的合金碳化物对持久强度起了重要作用。
SnAgCu/Cu和SnAgCu/Au/Ni/Cu表面贴装元件焊点高温存贮试验分析
薛松柏, 王旭艳, 禹胜林
2005, (12): 62-64.
摘要:
研究了SnAgCu/Cu及SnAgCu/Au/Ni/Cu表面贴装元件焊点在高温存贮试验条件下抗剪强度的变化规律。结果表明,SnAgCu/Cu及SnAgCu/Au/Ni/Cu焊点抗剪强度随保温时间的延长降低,SnAgCu/Cu焊点的抗剪强度高于SnAgCu/Au/Ni/Cu焊点的抗剪强度。SnAgCu/Cu及SnAgCu/Au/Ni/Cu焊点的断口形貌分析表明,断裂大多数都发生在贴装元件端头金属化层内,少数发生在钎料与焊盘的界面以及焊点内部。
激光穿透焊温度场及流动场的数值模拟
杜汉斌, 胡伦骥, 王东川, 孙成智
2005, (12): 65-68,100.
摘要:
建立了复合热源作用下的激光穿透焊接熔池流动三维计算模型,热源由作用在激光表面的高斯热源以及沿激光入射方向的柱状热源组成,分别考虑了等离子体和小孔吸收机制。通过添加源项的办法解决了过渡区相变问题,从而将固态区和液态区组合一起求解,简化了固液边界条件的处理难度。通过TC1钛合金激光焊接试验验证了模型的正确性,计算所得的熔池截面与试验结果吻合良好。结果表明,Marangoni对流是形成激光穿透焊"沙漏"状熔池形貌的主要原因。
稀土元素Ce对锡银铜无铅钎料显微组织的影响
陈燕, 薛松柏, 吕晓春, 廖永平
2005, (12): 69-72.
摘要:
研究了不同含量的稀土Ce对Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料的显微组织的影响,结果表明,微量稀土Ce的加入可以细化组织,抑制金属间化合物的生长。稀土Ce含量为0.03%(质量分数)时,组织均匀、细小,钎料润湿性能好,钎缝力学性能佳。当Ce含量为0.03%(质量分数)时,无铅钎料组织中开始出现黑色的富Ce相,并随Ce量的增加而增多。对显微组织的分析和理论计算表明,含稀土Ce锡银铜无铅钎料组织中的黑色的富Ce相为Ce与Sn的化合物。
W与Cu合金瞬时液相连接分析
沈以赴, 刘仕福, 李军伟, 徐杰
2005, (12): 73-76.
摘要:
采用金属粉末67Cu-33Mn,67Cu-33Mn-5Ni(质量百分比)为中间层对W与Cu合金进行了瞬时液相连接,利用SEM、EDX分别对试样进行显微组织及成分分析,并探讨其连接机理。结果表明,中间层67Cu-33Mn-5Ni获得的接头比中间层67Cu-33Mn的显微组织更致密,结合性更好。分析认为,Ni的加入,提高了中间层溶质的扩散率,加速了液相的等温凝固;Ni还溶解一定量的W,形成Ni(W)固溶体。其连接机理是通过中间层Cu-Mn形成液相,与母材Cu实现瞬时液相连接;与母材W实现钎焊连接。
用DSP实现焊缝图像处理算法中的小波变换算法
黄军芬, 蒋力培, 邹勇, 殷树言
2005, (12): 77-80.
摘要:
利用模板匹配算法获取焊缝中心位置。该算法首先通过二维小波变换得到焊缝的模板,再将该模板在后续焊缝图像中平移,计算模扳平移到各位置的互相关系数,取互相关系数最大值对应的列为被测图像的焊缝中心位置。基于DSP在数字信号处理中的优势,使用TDS642EVM实现焊缝识别图像处理算法。文中分析了二维小波变换算法的原理,开发了用DSP(数字信号处理器)实现小波变换算法的程序,最后列出了用TDS642EVM处理管道焊缝图像实例。
电子束焊接数值模拟新型热源模型的初步探索
王西昌, 吴冰, 左从进, 刘方军
2005, (12): 81-84.
摘要:
旋转高斯曲面体热源模型,能较好的反映电子束焊接深熔焊的特点,但只能得到圆滑的"抛物"形焊缝。作者对此进行了改进,使其能较好的反映常见的"酒杯"形或"钉"形焊缝,并采用了ANSYS软件对平板电子束焊接温度场进行了数值模拟,同时从焊缝形貌及试验测得的热循环曲线进行验证,得到了与试验结果较吻合的温度场计算结果。
J形引线焊点可靠性有限元分析
吴玉秀, 薛松柏, 胡永芳
2005, (12): 85-88.
摘要:
采用有限元方法对SOJ(small outline j-lead package)元器件J形引线焊点进行了数值模拟计算分析。结果表明,SOJ元器件焊接后整体变形明显,陶瓷载体有上翘趋势,引线有向外拉伸趋势,PCB板变形较小。J形引线焊点应变最大部位位于焊点根部,焊趾处次之,中心部位最小。J形引线焊点根部应力集中区域较大,存在着最大应力值,为整个焊点最薄弱部位,易发生疲劳破坏。焊趾处应力集中区域比焊点根部小,应力值也稍小,焊点中心部位应力值最小,比焊趾与焊点根部应力值均小一个数量级。计算结果与实际测试结果吻合。
石墨表面钛金属化微观组织分析
刘仕福, 沈以赴, 王少刚
2005, (12): 89-92.
摘要:
利用XRD、SEM和EDX对石墨表面钛金属化微观组织进行了分析研究。结果表明,微观组织依次为内层(石墨)、过渡层(620μm)、致密层(40μm)及外层(α-Ti),XRD及EDX分析证实了致密层的物相为碳化钛,SEM分析证实了致密层与过渡层及Ti层结合牢固。但还发现,在Ti层与致密层界面处发现微裂纹,可能是因热膨胀系数差异大而产生的热应力所致,可通过缓冷方式来减小热应力。在致密层与过渡层界面处却未发现,主要因为Ti与石墨发生界面反应,形成碳化钛。
TC11钛合金焊接疲劳损伤分行演化方程建立
邬华芝, 郭海丁, 高德平, 许开旺
2005, (12): 93-95,107.
摘要:
用航空发动机压气机叶盘常用材料TC11钛合金焊接试件,做了控制应变的疲劳寿命试验,获得了最大加载应变与疲劳寿命的关系曲线。应用数据处理技术研究了疲劳断口分维数测量中电镜放大倍数及测量码尺的选择问题,改进了二次电子线扫描分维数处理方法,并成功地应用于钛合金焊接接头断口分维数的测量,获得断口分维数与疲劳寿命关系近似正比例关系。由已建立的焊接结构疲劳损伤分形演化理论模型,建立了一定载荷下TC11钛合金焊接接头疲劳损伤分形演化方程。对航空发动机整体焊接叶盘疲劳寿命预测有重要意义。
船用高韧性埋弧焊焊丝
李红卫, 何长红, 彭云, 田志凌, 刘荣佩, 陈延清
2005, (12): 96-100.
摘要:
介绍了Mn-Ni-Cr-Mo-Ti-B-Ce和Mn-Mo-Ti-B-Ce-Zr系高韧性埋弧焊焊丝成分设计原则。对所研制的焊丝匹配烧结焊剂进行了熔敷金属的埋弧焊试验,测定了熔敷金属成分、冲击韧度、组织和强度。用扫描电镜分析了断口形貌和夹杂物组成。结果表明,所研制的焊丝在与两种不同的焊剂匹配时都能获得良好的熔敷金属力学性能,尤其是和较高碱度焊剂匹配时Rm>500MPa;ReL>600MPa;Akv(-20℃)>150J;熔敷金属组织主要是针状铁素体,少量的先共析铁素体。
薄板镁合金激光焊接质量信号的提取与控制
王红英, 刘守义, 梁雪峰, 李志军
2005, (12): 101-103.
摘要:
利用多传感器融合技术与D-S证据与决策理论,设计了焊接质量信号的获取与控制方案,建立了试验系统。试验证明以多传感器信息融合技术为理论指导的实时监控系统完全适用于激光焊接的质量信号提取与控制,并能在焊接过程中出现质量问题时,有效停止焊接,同时提供修正值,以获得良好的焊接质量。
火焰喷涂热障陶瓷梯度涂层的制备工艺及性能
陈文华, 顾冬冬, 秦展琰
2005, (12): 104-107.
摘要:
在优化热障梯度涂层和过渡层的成分设计及氧乙炔火焰法制备工艺的基础上,获得了组织致密,有良好冶金结合的Al2O3/Fe热障梯度涂层。结果表明,涂层中的Al2O3分布基本均匀,且在整个涂层中,从钢基体到涂层表面的化学成分呈梯度分布,涂层与钢基体及各涂层之间存在明显的冶金结合;所获得的Al2O3热障梯度涂层与普通纯Al2O3热障涂层和带底层(Ni)和过渡层(Cu)的热障涂层相比,与基体间的结合力显著提高,弯曲强度、耐热冲击性能大为增强,涂层热障效果随涂层的数量和Al2O3含量的增加也获得明显提高。
高氮奥氏体不锈钢的氮化物析出及其对焊接性影响
夏明生, 田志凌, 彭云, 马成勇
2005, (12): 108-112.
摘要:
高氮奥氏体不锈钢是用氮代替合金元素镍以获得优异的力学性能和抗腐蚀性能的合金结构钢,氮以固溶状态存在是材料性能优越的前提条件。高的固溶氮使钢在热力学上处于不稳定状态,存在氮化物析出倾向并诱发其它硬脆相的形成,弱化了材料性能。焊接加工时热影响区氮化物析出是固溶氮的一种主要损失方式。对等温过程中氮化物析出动力学以及胞状析出行为进行阐述,为材料的开发研制以及热加工过程的控制提供参考。