2006年 第10期
2006, (10): 1-3.
摘要:
在介绍摩擦塞焊原理和优点的基础上,经过初步试验,分析了LY12铝合金摩擦塞焊接头的金相组织和硬度分布。结果表明,LY12铝合金摩擦塞焊接头明显分为五个区域,即母材、母材与塑化区Ⅰ过渡区、塑化区Ⅰ、塑化区Ⅰ和塑化区Ⅱ之间的过渡区、塑化区Ⅱ。其中塑化区Ⅰ和塑化区Ⅱ的材料发生了强烈的变形和流动,但流动方式和变形方式不同;硬度分布则是从母材区开始,硬度值逐渐下降,在塑化区Ⅰ达到最低值,随后硬度值逐渐增大,在塑化区Ⅱ趋于稳定且与母材硬度值相当。
在介绍摩擦塞焊原理和优点的基础上,经过初步试验,分析了LY12铝合金摩擦塞焊接头的金相组织和硬度分布。结果表明,LY12铝合金摩擦塞焊接头明显分为五个区域,即母材、母材与塑化区Ⅰ过渡区、塑化区Ⅰ、塑化区Ⅰ和塑化区Ⅱ之间的过渡区、塑化区Ⅱ。其中塑化区Ⅰ和塑化区Ⅱ的材料发生了强烈的变形和流动,但流动方式和变形方式不同;硬度分布则是从母材区开始,硬度值逐渐下降,在塑化区Ⅰ达到最低值,随后硬度值逐渐增大,在塑化区Ⅱ趋于稳定且与母材硬度值相当。
2006, (10): 4-6.
摘要:
由于电阻点焊使用的是高电流,因此在焊接过程中产生强磁场。文中以固定式点焊机为例,将电极臂及电极等效为一段通电导体,对电阻点焊过程中产生的电磁力作了理论分析,研究了电阻点焊电磁力的测试方法,并在一台中频直流焊机上对电磁力进行了测试。理论分析和试验结果均表明,电磁力的作用是使得电极力减小,即电磁力有抵消电极力的作用;电磁力的大小主要与焊接电流及电极臂的开口高度有关,与焊接电流的平方成正比,与电极臂的开口高度成反比。因此,在实际焊接中,在设定或测试电极力时,应充分考虑电磁力的影响。
由于电阻点焊使用的是高电流,因此在焊接过程中产生强磁场。文中以固定式点焊机为例,将电极臂及电极等效为一段通电导体,对电阻点焊过程中产生的电磁力作了理论分析,研究了电阻点焊电磁力的测试方法,并在一台中频直流焊机上对电磁力进行了测试。理论分析和试验结果均表明,电磁力的作用是使得电极力减小,即电磁力有抵消电极力的作用;电磁力的大小主要与焊接电流及电极臂的开口高度有关,与焊接电流的平方成正比,与电极臂的开口高度成反比。因此,在实际焊接中,在设定或测试电极力时,应充分考虑电磁力的影响。
2006, (10): 7-10.
摘要:
为了精确定位开口裂纹的端部在铝合金厚板对接焊缝中的位置,对其超声衍射时差法(TOFD,timeoffflightdiffraction)的B扫描图像进行了处理。为了提高图像的横向分辨率,引入了合成孔径聚焦技术(SAFT,syntheticaperturefocusingtechnique)。根据缺陷端部和换能器之间的几何关系,建立了图像SAFT处理的数学模型,实现了B扫描图像的SAFT重建。为了提高图像的纵向分辨率,先将原始图像进行了线性化处理,从而提出了一种新的超声TOFD法B扫描图像处理技术L-SAFT(linearization-SAFT)。结果表明,该技术有效地提高了图像的分辨率。利用该技术能快速、准确地捕捉裂纹端部在试件中的横向和深度位置,实现缺陷的精确定位与定量。
为了精确定位开口裂纹的端部在铝合金厚板对接焊缝中的位置,对其超声衍射时差法(TOFD,timeoffflightdiffraction)的B扫描图像进行了处理。为了提高图像的横向分辨率,引入了合成孔径聚焦技术(SAFT,syntheticaperturefocusingtechnique)。根据缺陷端部和换能器之间的几何关系,建立了图像SAFT处理的数学模型,实现了B扫描图像的SAFT重建。为了提高图像的纵向分辨率,先将原始图像进行了线性化处理,从而提出了一种新的超声TOFD法B扫描图像处理技术L-SAFT(linearization-SAFT)。结果表明,该技术有效地提高了图像的分辨率。利用该技术能快速、准确地捕捉裂纹端部在试件中的横向和深度位置,实现缺陷的精确定位与定量。
2006, (10): 11-14.
摘要:
针对焊接制造过程异地、异构数据管理和处理困难的问题,提出了焊接信息远程监测系统整体方案,规划了具体的功能模块,设计并组装了焊接参数采集的硬件电路,结合产品、部件焊缝、焊接设备、施焊人员和组织等相关管理信息,设计了依据不同设备和通道的参数采集模式,开发了相应焊接过程参数采集软件模块,实现了部件焊缝层道规范(电压、电流)参数的采集,并以波形图的显示与存储。基于关系数据库,分析并实现了系统数据的实体关系。设计完成了基于B/S模式焊接过程参数及相关信息网络发布系统。
针对焊接制造过程异地、异构数据管理和处理困难的问题,提出了焊接信息远程监测系统整体方案,规划了具体的功能模块,设计并组装了焊接参数采集的硬件电路,结合产品、部件焊缝、焊接设备、施焊人员和组织等相关管理信息,设计了依据不同设备和通道的参数采集模式,开发了相应焊接过程参数采集软件模块,实现了部件焊缝层道规范(电压、电流)参数的采集,并以波形图的显示与存储。基于关系数据库,分析并实现了系统数据的实体关系。设计完成了基于B/S模式焊接过程参数及相关信息网络发布系统。
2006, (10): 15-18,22.
摘要:
针对20mm厚2519铝合金板,试验了大电流两道焊(DL)和小电流四道焊(XS)两种GMAW焊接工艺对焊缝成形和接头的力学性能的影响。结果表明,DL和XS焊接接头的抗拉强度都不足母材的60%,但DL接头的抗拉强度和伸长率比XS高而冲击韧度比XS低。综合DL和XS焊接工艺的优点,提出了新的大电流四道焊接工艺(DS)。对接头的力学性能测试表明,DS焊接接头抗拉强度达到母材的61.2%,冲击韧度较DL焊接接头有所提升。DS焊缝区组织主要是α相和弥散分布的共晶组织;对接头进行硬度测试发现,焊缝区硬度最低,而由于θ相的重新固溶析出,热影响区硬度较焊缝区有明显提高。
针对20mm厚2519铝合金板,试验了大电流两道焊(DL)和小电流四道焊(XS)两种GMAW焊接工艺对焊缝成形和接头的力学性能的影响。结果表明,DL和XS焊接接头的抗拉强度都不足母材的60%,但DL接头的抗拉强度和伸长率比XS高而冲击韧度比XS低。综合DL和XS焊接工艺的优点,提出了新的大电流四道焊接工艺(DS)。对接头的力学性能测试表明,DS焊接接头抗拉强度达到母材的61.2%,冲击韧度较DL焊接接头有所提升。DS焊缝区组织主要是α相和弥散分布的共晶组织;对接头进行硬度测试发现,焊缝区硬度最低,而由于θ相的重新固溶析出,热影响区硬度较焊缝区有明显提高。
2006, (10): 19-22.
摘要:
利用弹塑性损伤-应变耦合有限元方法研究了不同强度匹配焊接接头中母材区断裂应变的变化对焊缝区裂纹断裂力学参量J积分的影响规律。结果表明,对于强度高匹配、等匹配和低匹配的焊接接头,在焊缝区各项力学性能参数保持不变的条件下,随着母材区断裂应变的减小,焊缝区的塑性应变及裂纹扩展驱动力J积分均有明显的提高;随着接头强度匹配比M的降低(母材屈服强度的升高),母材区断裂应变的变化对J积分值的影响作用减小。
利用弹塑性损伤-应变耦合有限元方法研究了不同强度匹配焊接接头中母材区断裂应变的变化对焊缝区裂纹断裂力学参量J积分的影响规律。结果表明,对于强度高匹配、等匹配和低匹配的焊接接头,在焊缝区各项力学性能参数保持不变的条件下,随着母材区断裂应变的减小,焊缝区的塑性应变及裂纹扩展驱动力J积分均有明显的提高;随着接头强度匹配比M的降低(母材屈服强度的升高),母材区断裂应变的变化对J积分值的影响作用减小。
2006, (10): 23-25,32.
摘要:
采用多试样方法,应用国内外不同标准测试了X56管线钢焊接接头的低温(-5℃)J-R曲线并对结果进行了分析比较。采用两个夹式引伸计在-5℃下分别得到焊缝和热影响区(HAZ)的双P-V曲线来计算施力点位移,从而得到J积分值。然后对数据点分别根据国家标准GB2038-91和英国标准BS7448进行处理。结果表明,BS7448标准在钝化线、各界限确定等方面存在着很大的优越性,能够拟合得到J-R曲线,计算出J0.2,确定了材料的断裂韧度。而根据国家标准GB2038-91没有合格数据点,从而不能进行断裂韧度的计算。
采用多试样方法,应用国内外不同标准测试了X56管线钢焊接接头的低温(-5℃)J-R曲线并对结果进行了分析比较。采用两个夹式引伸计在-5℃下分别得到焊缝和热影响区(HAZ)的双P-V曲线来计算施力点位移,从而得到J积分值。然后对数据点分别根据国家标准GB2038-91和英国标准BS7448进行处理。结果表明,BS7448标准在钝化线、各界限确定等方面存在着很大的优越性,能够拟合得到J-R曲线,计算出J0.2,确定了材料的断裂韧度。而根据国家标准GB2038-91没有合格数据点,从而不能进行断裂韧度的计算。
2006, (10): 26-28,93.
摘要:
金属爆炸焊接材料的基、复板在炸药爆轰作用下产生的碰撞力是基、复板实现爆炸焊的关键条件。采用瑞利-里兹法计算模型,根据弹性力学的变分原理,将弹性力学问题表述为泛函驻值问题,使泛函驻值的条件对应于所解问题的基本方程和边界条件,从而推导出微分方程及对应的边界条件。计算碰撞点处的瞬时应力场,同时对不同的碰撞角和碰撞压力进行了模拟计算,发现了碰撞点处的应力场分布的基本规律。其应力场分布规律完全可以用于评价和指导实际的工程实践。
金属爆炸焊接材料的基、复板在炸药爆轰作用下产生的碰撞力是基、复板实现爆炸焊的关键条件。采用瑞利-里兹法计算模型,根据弹性力学的变分原理,将弹性力学问题表述为泛函驻值问题,使泛函驻值的条件对应于所解问题的基本方程和边界条件,从而推导出微分方程及对应的边界条件。计算碰撞点处的瞬时应力场,同时对不同的碰撞角和碰撞压力进行了模拟计算,发现了碰撞点处的应力场分布的基本规律。其应力场分布规律完全可以用于评价和指导实际的工程实践。
2006, (10): 29-32.
摘要:
从高强度低合金钢(HSLA)焊缝熔敷金属中的针状铁素体形核机理出发,确定以CaF2-MgO-Al2O3-MnO-TiO2-B2O3氟碱性渣系进行高强韧性埋弧焊烧结焊剂设计。结果表明,焊剂中添加MnO有利于焊缝中Mn元素的过渡,降低γ→α温度,从而抑制高温铁素体的生成而对焊缝中针状铁素体的形成有利。由于焊缝金属裂纹敏感指数(Pcm)较高,焊后空冷奥氏体晶粒较细,过量添加MnO,将会导致焊缝中Mn元素过高而细化奥氏体晶粒,使得奥氏体晶界增加。进一步冷却,贝氏体形核质点增加,因而对晶内形核的针状铁素体不利。稀土元素对提高焊缝金属中针状铁素体含量有一定的促进作用。
从高强度低合金钢(HSLA)焊缝熔敷金属中的针状铁素体形核机理出发,确定以CaF2-MgO-Al2O3-MnO-TiO2-B2O3氟碱性渣系进行高强韧性埋弧焊烧结焊剂设计。结果表明,焊剂中添加MnO有利于焊缝中Mn元素的过渡,降低γ→α温度,从而抑制高温铁素体的生成而对焊缝中针状铁素体的形成有利。由于焊缝金属裂纹敏感指数(Pcm)较高,焊后空冷奥氏体晶粒较细,过量添加MnO,将会导致焊缝中Mn元素过高而细化奥氏体晶粒,使得奥氏体晶界增加。进一步冷却,贝氏体形核质点增加,因而对晶内形核的针状铁素体不利。稀土元素对提高焊缝金属中针状铁素体含量有一定的促进作用。
2006, (10): 33-36.
摘要:
采用CO2激光(slab)系统进行了高强铝合金的激光填粉焊接,分析了激光与粉末相互作用的5个阶段过程;研究了填充合金粉对CO2激光焊接功率阈值、焊缝成形和焊接过程稳定性的影响。试验表明,合金粉末可以提高焊接过程中激光能量的有效利用率;激光深熔焊接时的临界功率密度明显降低,粉末束流只有作用在光致等离子体的恰当区域才能有效地进入熔池;在一定送粉量下,匹配适当的功率密度和热输入,才能保证得到理想的焊缝。高速摄像图片显示了激光支持的燃烧波及焊接中的过程孔洞,并且合金粉末还可以减弱等离子体的膨胀跳动,有利于获得较为稳定的焊接过程和理想的焊缝成形。
采用CO2激光(slab)系统进行了高强铝合金的激光填粉焊接,分析了激光与粉末相互作用的5个阶段过程;研究了填充合金粉对CO2激光焊接功率阈值、焊缝成形和焊接过程稳定性的影响。试验表明,合金粉末可以提高焊接过程中激光能量的有效利用率;激光深熔焊接时的临界功率密度明显降低,粉末束流只有作用在光致等离子体的恰当区域才能有效地进入熔池;在一定送粉量下,匹配适当的功率密度和热输入,才能保证得到理想的焊缝。高速摄像图片显示了激光支持的燃烧波及焊接中的过程孔洞,并且合金粉末还可以减弱等离子体的膨胀跳动,有利于获得较为稳定的焊接过程和理想的焊缝成形。
2006, (10): 37-40.
摘要:
为研究侧吹辅助气流对激光焊接光致等离子体的影响及其机理,利用CCD高速摄影研究了不同侧吹条件下激光深熔焊接过程中光致等离子体形态的变化,建立了模拟激光深熔焊接过程气体流场的二维可压缩模型,计算了侧吹喷嘴高度和侧吹流速的变化对激光焊接光致等离子体的影响。结果表明,侧吹喷嘴高度和侧吹流速的变化对光致等离子体行为和焊缝形貌有显著的影响;侧吹气体的冷却作用及其对向上喷射的炽热等离子体云团的"压制"作用是侧吹气体能够有效抑制光致等离子体的重要原因。
为研究侧吹辅助气流对激光焊接光致等离子体的影响及其机理,利用CCD高速摄影研究了不同侧吹条件下激光深熔焊接过程中光致等离子体形态的变化,建立了模拟激光深熔焊接过程气体流场的二维可压缩模型,计算了侧吹喷嘴高度和侧吹流速的变化对激光焊接光致等离子体的影响。结果表明,侧吹喷嘴高度和侧吹流速的变化对光致等离子体行为和焊缝形貌有显著的影响;侧吹气体的冷却作用及其对向上喷射的炽热等离子体云团的"压制"作用是侧吹气体能够有效抑制光致等离子体的重要原因。
2006, (10): 41-44.
摘要:
采用半导体激光软钎焊和红外再流焊方法对QFP32和QFP48两种不同结构尺寸的器件引线进行了钎焊性试验,针对使用Sn-Pb和Sn-Ag-Cu两种不同成分钎料所得到的QFP器件焊点,采用微焊点强度测试仪研究了其抗拉强度的分布规律,并采用扫描电子显微镜分析了焊点断口的显微组织特征。结果表明,同种QFP器件焊点的抗拉强度,半导体激光软钎焊焊点明显高于红外再流焊焊点抗拉强度,QFP48器件焊点抗拉强度明显高于QFP32器件焊点的抗拉强度。半导体激光焊QFP器件焊点的断裂方式为韧性断裂,红外再流焊焊点断裂方式兼有脆性断裂和韧性断裂的特征。
采用半导体激光软钎焊和红外再流焊方法对QFP32和QFP48两种不同结构尺寸的器件引线进行了钎焊性试验,针对使用Sn-Pb和Sn-Ag-Cu两种不同成分钎料所得到的QFP器件焊点,采用微焊点强度测试仪研究了其抗拉强度的分布规律,并采用扫描电子显微镜分析了焊点断口的显微组织特征。结果表明,同种QFP器件焊点的抗拉强度,半导体激光软钎焊焊点明显高于红外再流焊焊点抗拉强度,QFP48器件焊点抗拉强度明显高于QFP32器件焊点的抗拉强度。半导体激光焊QFP器件焊点的断裂方式为韧性断裂,红外再流焊焊点断裂方式兼有脆性断裂和韧性断裂的特征。
2006, (10): 45-48.
摘要:
提出了三个重要的角度来描述被测焊缝三维信息。在此基础上,构建了基于"半径-深度"算法和空间投影关系的深度恢复模型。研究了GTAW焊接条件下焊缝深度信息与离轴角之间的关系。并对焊缝特征点进行了识别与定位。并用均方误差(MSE)对恢复精度进行了比较。结果表明,利用提出的深度恢复算法,实现了对接焊缝与斜坡焊缝的深度恢复,获得了满意的结果;视觉传感器的焊缝定位精度具有高效率、高精度的特征,具有较理想的发展前景。
提出了三个重要的角度来描述被测焊缝三维信息。在此基础上,构建了基于"半径-深度"算法和空间投影关系的深度恢复模型。研究了GTAW焊接条件下焊缝深度信息与离轴角之间的关系。并对焊缝特征点进行了识别与定位。并用均方误差(MSE)对恢复精度进行了比较。结果表明,利用提出的深度恢复算法,实现了对接焊缝与斜坡焊缝的深度恢复,获得了满意的结果;视觉传感器的焊缝定位精度具有高效率、高精度的特征,具有较理想的发展前景。
2006, (10): 49-52,84.
摘要:
采用自行研制的焊接电弧动态小波分析仪,对三台弧焊接电源的焊接过程进行了测试分析。试验结果表明,瞬时能量可以综合地反映电流电压对电弧动态性能的影响。起弧时瞬时能量应随电流的上升而迅速达到引弧能量,从而使引弧顺利。在中间焊接过程的熔滴过渡周期中,燃弧的瞬时能量应稳定在基值,短路过渡时陡降至更小值,然后迅速上升完成短路过渡;电弧重燃后瞬时能量再快速地降到基值。收弧时瞬时能量应缓降到零,并且避免严重冲击。分析结果可为焊接电流、电压波形的设计和精细控制提供依据。
采用自行研制的焊接电弧动态小波分析仪,对三台弧焊接电源的焊接过程进行了测试分析。试验结果表明,瞬时能量可以综合地反映电流电压对电弧动态性能的影响。起弧时瞬时能量应随电流的上升而迅速达到引弧能量,从而使引弧顺利。在中间焊接过程的熔滴过渡周期中,燃弧的瞬时能量应稳定在基值,短路过渡时陡降至更小值,然后迅速上升完成短路过渡;电弧重燃后瞬时能量再快速地降到基值。收弧时瞬时能量应缓降到零,并且避免严重冲击。分析结果可为焊接电流、电压波形的设计和精细控制提供依据。
2006, (10): 53-56.
摘要:
采用润湿平衡法测定了在不同试验温度下Sn-Cu-Ni无铅钎料在Cu,Au/Ni/Cu,SnBi/Cu三种基板上的润湿时间和润湿力,研究了钎焊温度对Sn-Cu-Ni无铅钎料在不同基板上润湿性能的影响。结果表明,温度升高使Sn-Cu-Ni无铅钎料的表面张力减小,能显著缩短钎料在铜片上的润湿时间,提高润湿力;Ni/Au或SnBi等镀层能显著降低钎料/基板界面张力,因此Sn-Cu-Ni无铅钎料在Au/Ni/Cu或SnBi/Cu基板上的润湿性能优于在Cu基板上的润湿性能。
采用润湿平衡法测定了在不同试验温度下Sn-Cu-Ni无铅钎料在Cu,Au/Ni/Cu,SnBi/Cu三种基板上的润湿时间和润湿力,研究了钎焊温度对Sn-Cu-Ni无铅钎料在不同基板上润湿性能的影响。结果表明,温度升高使Sn-Cu-Ni无铅钎料的表面张力减小,能显著缩短钎料在铜片上的润湿时间,提高润湿力;Ni/Au或SnBi等镀层能显著降低钎料/基板界面张力,因此Sn-Cu-Ni无铅钎料在Au/Ni/Cu或SnBi/Cu基板上的润湿性能优于在Cu基板上的润湿性能。
2006, (10): 57-60.
摘要:
针对目前车身点焊质量检测广泛采用的破坏性检验和无损检测方法中存在离线、小样本、检测成本高的缺点,借助于伺服焊枪编码器的位移反馈特性提出一种基于压痕的焊点质量在线检测方法。试验建立包括机器人及控制器、伺服焊枪和焊接控制器在内的点焊试验系统,利用伺服焊枪编码器位置反馈特性在线获取焊点压痕,通过PLC位移采集系统在线标定压痕获取精度,最后以0.8mm的普通低碳钢板(GMW2)为例,完成基于压痕的焊点质量在线评价。试验结果证明,伺服焊枪编码器位置反馈精度能够满足焊点压痕测量要求,点焊接头质量在线评价的准确率符合实际生产要求,文中提出的基于压痕的点焊质量在线评价方法可以实现点焊接头的在线检测。
针对目前车身点焊质量检测广泛采用的破坏性检验和无损检测方法中存在离线、小样本、检测成本高的缺点,借助于伺服焊枪编码器的位移反馈特性提出一种基于压痕的焊点质量在线检测方法。试验建立包括机器人及控制器、伺服焊枪和焊接控制器在内的点焊试验系统,利用伺服焊枪编码器位置反馈特性在线获取焊点压痕,通过PLC位移采集系统在线标定压痕获取精度,最后以0.8mm的普通低碳钢板(GMW2)为例,完成基于压痕的焊点质量在线评价。试验结果证明,伺服焊枪编码器位置反馈精度能够满足焊点压痕测量要求,点焊接头质量在线评价的准确率符合实际生产要求,文中提出的基于压痕的点焊质量在线评价方法可以实现点焊接头的在线检测。
2006, (10): 61-64.
摘要:
分析了数字化CAD/CAPP/ROBOTICS集成焊接对焊接坡口设计的要求,设计了满足在设计环境和工艺规划环境双向数据流动和共享的焊接坡口特征设计的总体方案,提出了基于坡口特征库的典型焊接坡口造型和改进的基于CAD/CAM平台二次开发程序驱动的通用焊接坡口特征造型实现方法,给出了基于坡口特征设计解决坡口信息提取及焊缝特征识别与提取的方法,并实例验证了坡口特征造型方法的正确性。
分析了数字化CAD/CAPP/ROBOTICS集成焊接对焊接坡口设计的要求,设计了满足在设计环境和工艺规划环境双向数据流动和共享的焊接坡口特征设计的总体方案,提出了基于坡口特征库的典型焊接坡口造型和改进的基于CAD/CAM平台二次开发程序驱动的通用焊接坡口特征造型实现方法,给出了基于坡口特征设计解决坡口信息提取及焊缝特征识别与提取的方法,并实例验证了坡口特征造型方法的正确性。
2006, (10): 65-68.
摘要:
采用金相显微镜、扫描电镜、硬度计等测量方法,观察分析了铝锂合金钎焊前后母材和钎焊接头的显微组织变化,通过分析测试钎焊接头的显微硬度和断口微区的化学成分,研究分析了钎焊接头强度的变化规律。结果表明,焊后母材中的强化相由质点转变为板条状;氮气保护条件下,钎焊接头未见气孔、夹杂、裂纹等缺陷,钎焊接头存在一定的扩散区,从而有效地提高了钎焊接头的强度;无氮气保护的条件下,钎焊接头有大量的缺陷存在,这些缺陷的存在严重影响了钎焊接头的强度。
采用金相显微镜、扫描电镜、硬度计等测量方法,观察分析了铝锂合金钎焊前后母材和钎焊接头的显微组织变化,通过分析测试钎焊接头的显微硬度和断口微区的化学成分,研究分析了钎焊接头强度的变化规律。结果表明,焊后母材中的强化相由质点转变为板条状;氮气保护条件下,钎焊接头未见气孔、夹杂、裂纹等缺陷,钎焊接头存在一定的扩散区,从而有效地提高了钎焊接头的强度;无氮气保护的条件下,钎焊接头有大量的缺陷存在,这些缺陷的存在严重影响了钎焊接头的强度。
2006, (10): 69-72.
摘要:
针对目前通用二氧化碳弧焊机在短路过渡区间焊接时存在的问题,基于DSP和MCU的全数字控制系统平台,从数字控制角度出发,引入分级递阶智能控制理论,设计并实现了二氧化碳气体保护电弧焊分级递阶智能全数字控制系统。该系统按照组织级、协调级和执行级进行构建,有机地将专家系统、模糊控制、数字PI控制器结合起来。试验结果表明,设计的智能短路过渡二氧化碳气体保护电弧焊数字控制系统取得较为理想的波形控制效果,实现了焊接过程控制的智能化,全面提升了二氧化碳气体保护电弧焊机的性能。
针对目前通用二氧化碳弧焊机在短路过渡区间焊接时存在的问题,基于DSP和MCU的全数字控制系统平台,从数字控制角度出发,引入分级递阶智能控制理论,设计并实现了二氧化碳气体保护电弧焊分级递阶智能全数字控制系统。该系统按照组织级、协调级和执行级进行构建,有机地将专家系统、模糊控制、数字PI控制器结合起来。试验结果表明,设计的智能短路过渡二氧化碳气体保护电弧焊数字控制系统取得较为理想的波形控制效果,实现了焊接过程控制的智能化,全面提升了二氧化碳气体保护电弧焊机的性能。
2006, (10): 73-76.
摘要:
针对两种典型的封闭环焊缝焊接——圆盘镶块和平板垂直接管的多道焊焊接进行了三维数值模拟,分析采用子程序来实现高斯分布表征的热源移动,得到了焊接的热循环过程及焊后残余应力分布。分析表明,封闭环焊缝在起焊/收焊区域的残余应力状况复杂,存在较大的环向残余拉应力,往往会诱使焊缝开裂失效。相比而言,接管环焊缝的应力状况更应引起足够的重视。
针对两种典型的封闭环焊缝焊接——圆盘镶块和平板垂直接管的多道焊焊接进行了三维数值模拟,分析采用子程序来实现高斯分布表征的热源移动,得到了焊接的热循环过程及焊后残余应力分布。分析表明,封闭环焊缝在起焊/收焊区域的残余应力状况复杂,存在较大的环向残余拉应力,往往会诱使焊缝开裂失效。相比而言,接管环焊缝的应力状况更应引起足够的重视。
2006, (10): 77-80.
摘要:
半圆管夹套设备最常见的问题是夹套焊接部位开裂引起泄漏,焊接残余应力是重要的影响因素之一。利用有限元软件ABAQUS,开发了一个多次顺次耦合焊接残余应力有限元计算程序,并利用FORTRAN语言编写移动高斯热源的分布子程序,对304不锈钢半管夹套焊接部位残余应力进行数值模拟,得到半管夹套T形接头焊接残余应力分布规律。计算结果表明,在T形接头附近,应力水平较高,易诱使焊缝开裂失效。并对半管夹套的焊接制造提出建议,为优化半管夹套焊接工艺、控制焊接残余应力提供理论依据,对提高半管夹套设备的可靠性和安全性具有重要意义。
半圆管夹套设备最常见的问题是夹套焊接部位开裂引起泄漏,焊接残余应力是重要的影响因素之一。利用有限元软件ABAQUS,开发了一个多次顺次耦合焊接残余应力有限元计算程序,并利用FORTRAN语言编写移动高斯热源的分布子程序,对304不锈钢半管夹套焊接部位残余应力进行数值模拟,得到半管夹套T形接头焊接残余应力分布规律。计算结果表明,在T形接头附近,应力水平较高,易诱使焊缝开裂失效。并对半管夹套的焊接制造提出建议,为优化半管夹套焊接工艺、控制焊接残余应力提供理论依据,对提高半管夹套设备的可靠性和安全性具有重要意义。
2006, (10): 81-84.
摘要:
在Ar气保护条件下,采用Ag-Cu-Ni-Li钎料实现了TiAl基合金与42CrMo钢的感应钎焊。结果表明,在界面上有Ti3Al,AlCuTi,AlCu2Ti,Ag基固溶体、Ag-Cu共晶组织以及TiC等反应相生成。钎焊温度1000℃、保温30s,接头界面组织主要为Al-Cu-Ti的三元金属间化合物,拉伸测试中断裂发生在金属间化合物的内部;当钎焊温度890℃,保温时间30s时,接头室温抗拉强度、高温(400℃)抗拉强度分别达到309MPa,286MPa,拉伸测试中裂纹源于焊缝中金属间化合物粒子与Ag基体固溶体相界处,扩展到两侧母材界面的脆性相处发生断裂。
在Ar气保护条件下,采用Ag-Cu-Ni-Li钎料实现了TiAl基合金与42CrMo钢的感应钎焊。结果表明,在界面上有Ti3Al,AlCuTi,AlCu2Ti,Ag基固溶体、Ag-Cu共晶组织以及TiC等反应相生成。钎焊温度1000℃、保温30s,接头界面组织主要为Al-Cu-Ti的三元金属间化合物,拉伸测试中断裂发生在金属间化合物的内部;当钎焊温度890℃,保温时间30s时,接头室温抗拉强度、高温(400℃)抗拉强度分别达到309MPa,286MPa,拉伸测试中裂纹源于焊缝中金属间化合物粒子与Ag基体固溶体相界处,扩展到两侧母材界面的脆性相处发生断裂。
2006, (10): 85-88.
摘要:
针对活性剂等离子弧焊焊接过程,对焊接电弧外形的变化,焊接电弧电压与活性剂之间的关系进行了研究,采用红外热像伪着色法测定了活性剂等离子弧焊焊接电弧温度场,并建立了活性剂等离子弧焊焊接电弧热流密度径向分布模型。研究结果表明,活性剂等离子弧焊焊接电弧收缩,弧尾翼消失,尾焰加大,电弧穿透力增强,电弧电压升高;活性剂等离子弧焊焊接电弧的温度分布比较紧凑,温度场外形窄,温度分布范围较集中,电弧径向温度梯度较大;电弧径向温度分布呈现正态Gauss分布模式;使用活性剂后的焊接接头性能与未使用活性剂焊接接头相当。
针对活性剂等离子弧焊焊接过程,对焊接电弧外形的变化,焊接电弧电压与活性剂之间的关系进行了研究,采用红外热像伪着色法测定了活性剂等离子弧焊焊接电弧温度场,并建立了活性剂等离子弧焊焊接电弧热流密度径向分布模型。研究结果表明,活性剂等离子弧焊焊接电弧收缩,弧尾翼消失,尾焰加大,电弧穿透力增强,电弧电压升高;活性剂等离子弧焊焊接电弧的温度分布比较紧凑,温度场外形窄,温度分布范围较集中,电弧径向温度梯度较大;电弧径向温度分布呈现正态Gauss分布模式;使用活性剂后的焊接接头性能与未使用活性剂焊接接头相当。
2006, (10): 89-93.
摘要:
以变形镁合金AZ31B为研究对象,采用红外热像仪拍摄镁合金激光-TIG复合热源焊接过程中的焊接温度场,提出一种基于红外辐射测温原理。并针对红外热像仪的焊接温度场校正方法,采用热电偶验证该校正方法的准确性。利用数值模拟方法模拟整体温度场。试验结果表明,实温校正可准确校正试件表面状态一致区域的温度场,而表面校正可消除试件表面状态改变而引起的对温度场分布的影响,结合实温与表面校正方法能准确地校正镁合金激光-TIG复合热源焊接过程中电弧覆盖范围外的温度场,焊接温度场数值模拟可以比较准确预测并反映整体焊接温度场实际分布。
以变形镁合金AZ31B为研究对象,采用红外热像仪拍摄镁合金激光-TIG复合热源焊接过程中的焊接温度场,提出一种基于红外辐射测温原理。并针对红外热像仪的焊接温度场校正方法,采用热电偶验证该校正方法的准确性。利用数值模拟方法模拟整体温度场。试验结果表明,实温校正可准确校正试件表面状态一致区域的温度场,而表面校正可消除试件表面状态改变而引起的对温度场分布的影响,结合实温与表面校正方法能准确地校正镁合金激光-TIG复合热源焊接过程中电弧覆盖范围外的温度场,焊接温度场数值模拟可以比较准确预测并反映整体焊接温度场实际分布。
2006, (10): 94-96.
摘要:
针对在野外条件下金属零部件的焊接应急修理困难的问题,以CuO+Al系铝热剂反应为放热源,开发了一种新型Cu基自蔓延焊接材料,对其焊缝的组织形貌及性能进行了研究。结果表明,自蔓延反应后形成熔焊焊接,焊缝成形良好,焊缝与基体之间存在明显的过渡区,焊缝的抗拉强度大于200MPa,抗弯强度接近600MPa,表面硬度可达HRB130,能够满足金属零部件野外应急维修需要。
针对在野外条件下金属零部件的焊接应急修理困难的问题,以CuO+Al系铝热剂反应为放热源,开发了一种新型Cu基自蔓延焊接材料,对其焊缝的组织形貌及性能进行了研究。结果表明,自蔓延反应后形成熔焊焊接,焊缝成形良好,焊缝与基体之间存在明显的过渡区,焊缝的抗拉强度大于200MPa,抗弯强度接近600MPa,表面硬度可达HRB130,能够满足金属零部件野外应急维修需要。
2006, (10): 97-100.
摘要:
在连铸10CrNi3MoV低合金高强钢表面和心部位置分别取样,采用焊接热模拟方法,通过夏比冲击吸收功测定、显微组织及晶粒度观察,分别研究了取样位置、热输入、多次焊接热循环等因素对连铸钢中心冲击韧度的影响。试验结果表明,中心偏析恶化了连铸钢中心部位冲击韧度,焊接热循环参数对冲击韧度有较大影响。出现上述现象的物理及冶金因素分别是连铸钢中合金元素特别是C,S元素的偏析及不同焊接热循环条件下,热模拟HAZ具有不同的显微组织及晶粒度。
在连铸10CrNi3MoV低合金高强钢表面和心部位置分别取样,采用焊接热模拟方法,通过夏比冲击吸收功测定、显微组织及晶粒度观察,分别研究了取样位置、热输入、多次焊接热循环等因素对连铸钢中心冲击韧度的影响。试验结果表明,中心偏析恶化了连铸钢中心部位冲击韧度,焊接热循环参数对冲击韧度有较大影响。出现上述现象的物理及冶金因素分别是连铸钢中合金元素特别是C,S元素的偏析及不同焊接热循环条件下,热模拟HAZ具有不同的显微组织及晶粒度。
2006, (10): 101-104.
摘要:
开发了混合式弧焊机器人语言(hybridarcweldingrobotlanguage,HAWRL)编译解释系统。通过分析源代码、目标代码的特点,提出了由词法/语法分析、语义分析、错误处理、符号表管理及代码生成五个阶段构成的编译解释系统体系结构。在对HAWRL关键词进行分类的基础上,开发了词法/语法分析、语义分析和目标代码生成模块。并对HAWRL源程序进行了编译解释试验。结果表明,开发的编译解释系统不但能正确地把HAWRL源程序解释为PAMC运动程序,而且为用户对错误程序的调试与修改提供了最大程度帮助。
开发了混合式弧焊机器人语言(hybridarcweldingrobotlanguage,HAWRL)编译解释系统。通过分析源代码、目标代码的特点,提出了由词法/语法分析、语义分析、错误处理、符号表管理及代码生成五个阶段构成的编译解释系统体系结构。在对HAWRL关键词进行分类的基础上,开发了词法/语法分析、语义分析和目标代码生成模块。并对HAWRL源程序进行了编译解释试验。结果表明,开发的编译解释系统不但能正确地把HAWRL源程序解释为PAMC运动程序,而且为用户对错误程序的调试与修改提供了最大程度帮助。
2006, (10): 105-108.
摘要:
建立了连续驱动摩擦焊接过程的三维和二维刚塑性热力耦合模型。在三维模型中考虑了摩擦面上环向摩擦力对摩擦焊接过程的影响。计算了GH4169合金棒材连续驱动摩擦焊接过程的温度场、应力场及变形场。将三维模型计算结果和二维轴对称模型的计算结果及试验结果进行综合对比分析。研究发现,三维模型和二维轴对称模型的温度场计算结果相差不大,并且都和试验结果吻合得很好;但与二维轴对称模型相比,三维模型由于考虑了环向摩擦力,其等效应力计算值更大,也更合理,其飞边形状和轴向缩短量的计算结果更接近试验结果。三维模型能更好地模拟摩擦焊接过程。
建立了连续驱动摩擦焊接过程的三维和二维刚塑性热力耦合模型。在三维模型中考虑了摩擦面上环向摩擦力对摩擦焊接过程的影响。计算了GH4169合金棒材连续驱动摩擦焊接过程的温度场、应力场及变形场。将三维模型计算结果和二维轴对称模型的计算结果及试验结果进行综合对比分析。研究发现,三维模型和二维轴对称模型的温度场计算结果相差不大,并且都和试验结果吻合得很好;但与二维轴对称模型相比,三维模型由于考虑了环向摩擦力,其等效应力计算值更大,也更合理,其飞边形状和轴向缩短量的计算结果更接近试验结果。三维模型能更好地模拟摩擦焊接过程。
2006, (10): 109-112.
摘要:
研究了焊接热循环对含铜时效钢焊接热影响区组织与性能的影响。结果表明,经历单次热循环后,含铜时效钢焊接热影响区不同区域性能存在显著差异。粗晶区冲击韧度最差,这主要是奥氏体的晶粒长大及粒状贝氏体的增多所致;两相区是热影响区的"软化区",母材中析出相的粗化及重溶和铁素体量的增多是导致两相区硬度降低的主要原因。二次热循环对模拟HAZ组织和性能有显著影响,粗晶区+两相区是二次热循环中性能最差的区域。基体中部分析出物的粗化或回溶以及组织中铁素体量的增加是导致两相区硬度降低的主要原因;大尺寸粒状贝氏体的增多是导致该区域韧性下降的主要原因。
研究了焊接热循环对含铜时效钢焊接热影响区组织与性能的影响。结果表明,经历单次热循环后,含铜时效钢焊接热影响区不同区域性能存在显著差异。粗晶区冲击韧度最差,这主要是奥氏体的晶粒长大及粒状贝氏体的增多所致;两相区是热影响区的"软化区",母材中析出相的粗化及重溶和铁素体量的增多是导致两相区硬度降低的主要原因。二次热循环对模拟HAZ组织和性能有显著影响,粗晶区+两相区是二次热循环中性能最差的区域。基体中部分析出物的粗化或回溶以及组织中铁素体量的增加是导致两相区硬度降低的主要原因;大尺寸粒状贝氏体的增多是导致该区域韧性下降的主要原因。
