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2011年 第2期

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Super 304H钢焊接接头时效脆化机理
李新梅, 邹勇, 邹增大, 张忠文
2011, (2): 1-4,24.
摘要:
采用扫描电镜、能谱仪、透射电镜、X射线衍射分析等方法并通过冲击试验,研究了Super 304H钢接头在650℃时效后的脆化现象.试验发现,接头的组织为γ+析出相,造成接头650℃时效脆化的根本原因是焊缝金属中大量Cr23C6沿晶析出,而且析出量是决定因素.经650℃时效后,组织中均明显析出Nb(C,N)和Cr23C6,并最终达到相对稳定的数量,其中随晶界上Cr23C6数量快速增加,晶界急剧脆化;其断裂形式逐步向沿晶断裂转变,导致接头冲击吸收功显著降低,尤其是焊缝金属因沿枝晶界析出Cr23C6引起基体严重脆化,而在焊接条件下接头各部位韧度主要与基体的组织形态有关.
激光重熔对等离子喷涂热障涂层冲蚀行为影响
王东生, 田宗军, 王泾文, 沈理达, 黄因慧
2011, (2): 5-8.
摘要:
研究了等离子喷涂和激光重熔ZrO2-7% Y2O3热障涂层的微观结构,同时考察了两种涂层的抗冲蚀性能,并探讨了其冲蚀破坏机理.试验发现,等离子喷涂热障陶瓷涂层呈典型的层状堆积特征;经过激光重熔处理后,涂层表面形成了沿热流方向生长的柱状晶重熔区;相对于等离子喷涂试样,激光重熔涂层有较好的抗冲蚀性能;不管等离子喷涂试样还是激光重熔试样都表现为典型的脆性冲蚀特性.结果表明,等离子喷涂层的冲蚀磨损以片层状脱落为主,同时有一定程度的脆性陶瓷颗粒破碎;而激光重熔试样以近表面的裂纹萌生和扩展,最终导致重熔层晶粒破碎、剥离为主.
基于USB接口的超声TOFD检测系统研制及其应用
盛朝阳, 刚铁, 迟大钊, 黄江中, 李宜男, 赵卫君
2011, (2): 9-12.
摘要:
为了定量检测厚壁焊接结构中的缺陷,对基于USB接口的便携式超声衍射时差法(TOFD,time of flight diffraction)的缺陷检测及定位系统进行了研究.为了便于缺陷的定量及定性识别,引入了信号互相关算法,实现了检测图像的校正.利用该检测系统进行了锅炉压力容器焊缝的检测.结果表明,该系统所获得的D扫描图像清晰、直观、易分辨,同时较准确地确定了缺陷位置,信号互相关算法很好地解决了检测图像不连贯的现象.
小电流脉冲TIG弧的谐振现象及其交流阻抗特性分析
牛永, 宋永伦, 曾周末
2011, (2): 13-16.
摘要:
采用直流叠加高频正弦的方法对小电流TIG弧的交流阻抗特性进行了研究,发现随频率的增大,电弧阻抗的模量先增大随后又减小;而其复角随频率的增大持续减小,在模量的最大值减小为零,很显然,电弧阻抗存在谐振点.经过对不同频率的激励电流和响应电压进行数据分析,得到了小电流TIG弧的高频动态阻抗电路模型以及传递函数.应用数学分析软件拟合出小电流TIG弧的阻抗曲线,确定了在测试条件下模型中的参数,并计算出电弧的谐振频率.
7A52铝合金搅拌摩擦焊工艺优化
梁志芳, 史清宇, 康旭
2011, (2): 17-20.
摘要:
接头强度是搅拌摩擦焊接头性能的一个重要指标,通过搅拌头旋转频率、焊接速度和轴肩下压量等焊接工艺参数的不同组合制备了35个7A52焊接试板,对试板进行拉伸试验检测了接头的抗拉强度,建立并分析了焊接接头抗拉强度与焊接工艺参数之间的回归模型,搅拌头旋转频率n,焊接速度v和轴肩下压量deta单独变化时,接头抗拉强度都有峰值存在,并且搅拌头旋转频率和焊接速度对接头抗拉强度的影响存在交互作用n/v.结果表明,通过优化焊接参数可以使得接头抗拉强度达到384.06 MPa.
201不锈钢点焊过程的数值模拟
孙芳芳, 李萌盛, 王洋, 赵瑛
2011, (2): 21-24.
摘要:
采用Ansys有限元分析软件,对201不锈钢电阻点焊过程温度场和应力场进行模拟,分析了点焊加热及冷却过程的特点和温度分布规律,探讨了点焊过程的应力变化以及分布特点.模拟发现,随着点焊加热的进行,逐渐形成以贴合面对称的椭圆形熔核,熔核内部以压应力为主;冷却过程中工件内等温线保持椭圆形收缩,熔核内部的应力逐渐转化为拉应力.通过试验测定了实际点焊条件下的接头熔核尺寸.结果表明,模拟结果准确可靠.
一种基于超声TOFD法的近表面缺陷检测模式
迟大钊, 刚铁, 姚英学, 袁媛, 盛朝阳
2011, (2): 25-28.
摘要:
针对常规超声TOFD法存在近表面检测盲区的问题,提出一种纵波三次反射的TOFDW检测模式.分析了TOFDW模式的声传播特性,并阐明了该模式的检测原理.通过人工缺陷检测,研究了该模式检测信号和图像特征及检测灵敏度和精度.对实际焊缝进行了检测,并通过破坏性试验对无损检测结果进行了验证.结果表明,TOFDW模式能够识别常规模式下无法辨别的近表面缺陷,可有效检测到埋藏深度1.0 mm的人工缺陷;同时,该模式具有较高的量化测量精度,近表面人工缺陷埋藏深度测量的平均绝对误差不超过0.3 mm.
旁路耦合电弧MIG焊熔池视觉实时检测
石玗, 汪海涛, 薛诚, 刘啸天
2011, (2): 29-32.
摘要:
提出了一种高效旁路耦合电弧MIG焊方法,针对该方法利用普通CCD摄像机配合复合滤光镜片在连续大电流条件下,获取了清晰的熔池图像.利用数字图像处理技术,通过Labview软件IMAQ模块对熔池图像进行实时处理,通过对比分析各种图像处理方法提取熔池边缘的结果,得到了最佳的形态学处理方法,并进行了熔池宽度的实时检测.结果表明,文中提出的图像处理系统可以满足图像实时检测的时间和精度要求,为进一步实现旁路耦合电弧MIG焊质量控制奠定了基础.
移动焊接机器人大折角角焊缝跟踪及工艺
毛志伟, 李舒扬, 葛文韬, 潘际銮, 张华
2011, (2): 33-36.
摘要:
针对移动焊接机器人大折角角焊缝自动跟踪焊接过程中,因折角处的焊接速度难以保持恒定,导致折角顶点处焊缝不均匀问题,提出了根据焊接速度实时在线调整焊接电流的方法.首先对大折角处机器人焊缝跟踪进行运动学分析,在折角处焊接速度以余弦规律变化,保证焊接的正常进行.同时根据焊接过程焊接速度的变化,在线调整焊接电流的思想,通过试验进行焊接速度与焊接电流的匹配,获得了以一个与折角处平均焊接速度相匹配的焊接电流,实现了折角处焊缝的焊接.结果表明,该方法能有效改善折角顶点处的焊接成形质量.
低频磁场对堆焊层组织及耐磨性的影响
常云龙, 李敬雅, 杨殿臣, 金巍
2011, (2): 37-40.
摘要:
通过对低频纵向磁场作用下埋弧堆焊焊缝成形、硬度、耐磨性及微观组织分析,研究了低频磁场对熔敷金属的组织和力学性能的影响规律,探讨了低频磁场改善熔敷金属组织形态、提高堆焊层耐磨性的机理.试验发现,加低频纵向磁场后焊缝的熔宽增加,熔深略有减少;晶粒尺寸由25.6μm降低到10.6μm,硬度由50.5HRC提高到55.0HRC,磨损量由0.035 g降低到0.015 g.结果表明,外加低频纵向磁场可以有效地细化晶粒,提高堆焊层硬度及耐磨性等力学性能.
模拟火灾作用对紫铜焊接接头组织和性能的影响
刘政军, 于丽丽, 张明
2011, (2): 41-44.
摘要:
为了得到实际火灾现场中火焰和辐射热对电线及连接部位的电气损伤,模拟了不同温度对4 mm厚的T3紫铜板焊接接头的作用,通过对焊接接头力学性能、电学性能和显微组织的分析,并将金属结晶及热处理理论与火灾作用机理相比拟,得出温度对紫铜焊接接头组织和性能的影响规律.结果表明,当火灾温度较低时,硬度会因退火强化而略有升高,不会造成影响;当温度高于650℃时,硬度明显降低,火灾温度会对其造成严重性破坏;电阻率随温度变化影响不大;焊缝组织为粗大的α-Cu晶粒,内部有胞状晶亚结构生成,随温度升高,晶粒长大,亚结构数量逐渐减少且分布弥散.
基于焊接的多道单层再制造熔覆层组织及性能
赵慧慧, 张广军, 范庆, 上官芸娟, 吴林
2011, (2): 45-48.
摘要:
以基于焊接的多道单层再制造熔覆层为研究对象,研究了其横截面宏观、微观组织形貌,重点分析中间道熔覆金属微观组织特点,并对熔覆层横截面整体显微硬度和道间显微硬度进行测试,对熔覆层进行不同方向拉伸试验.结果表明,多道单层再制造熔覆层除最后一道外,每道都可分为重熔区、半熔化区、完全重结晶区及不完全重结晶区;熔覆层整体硬度两侧高于中间,且沿堆积方向能够承受比垂直堆积方向更大的拉伸载荷,拉伸断裂均为延性断裂.
应用于遥控焊接的开放式主从机器人控制系统
陈洪堂, 李海超, 高洪明, 吴林
2011, (2): 49-52.
摘要:
手动控制的主从机器人系统不能满足遥控焊接的要求,因此开发了一套开放式主从机器人系统.主机器人是由6自由度的SpaceNavigator空间鼠标安装在开放性的Motoman HP3J机器人末端构成,其控制平台为RTlinux系统.从机器人为改造后具有开放性的V01弧焊机器人,其控制平台为Windows 2000系统和功能强大的PMAC(programmable multi-axis controller)运动控制卡,主从机器人之间通信是基于套接字的局域网TCP/IP协议.实现了主机器人对从机器人的实时控制.结果表明,开放式主从机器人控制系统运行平稳可靠.
Al/Mg扩散层的形成规律和机理
宋玉强, 李世春, 耿相英
2011, (2): 53-56.
摘要:
采用镶嵌式扩散偶,在不同退火热处理条件下,对Al/Mg扩散层进行了研究.利用扫描电子显微镜和电子探针观察和分析了扩散层的形态和结构,从扩散、溶解与结晶角度探讨了扩散层的形成机理.结果表明,当580℃保温60 h退火处理后,在Al/Mg界面处形成了厚度约265μm、结构为Al/Mg2Al3/MgAl/Mg3Al2/Mg的扩散层,其结构相与Al-Mg相图上相的排列位置一致.在不同的扩散温度和时间下,Al/Mg相界面处将几乎同时结晶出不同层数、厚度和结构的扩散层;扩散层的形成是Al和Mg固相扩散、溶解与结晶的结果.
可控气氛下梯度涂层组织与结合性能分析
董晓强, 罗超, 李德元, 段思华
2011, (2): 57-60.
摘要:
陶瓷梯度涂层的性能优良,在大气氛围下等离子喷涂制备的涂层会受到空气的氧化.针对这一情况,在可控气氛(氩)中采用等离子喷涂方法制取了Ni-Cr-B-Si/Al2O3的梯度涂层,与在空气中制取的Ni-Cr-B-Si/Al2O3梯度涂层进行了对比.分析了氩气氛围对梯度涂层显微组织和结合强度的影响.结果表明,在氩气中和空气中的梯度涂层组织内部都没有明显的界面,其组织呈连续变化;在氩气中制取的梯度涂层的组织更加致密,被氧化的程度更低,结合强度更高.
双相钢点焊熔核界面撕裂失效模式评价
杨海军, 张延松, 来新民, 张小云
2011, (2): 61-64.
摘要:
双相钢点焊熔核中大量的相变马氏体,导致熔核脆性增加,其界面撕裂问题严重降低了焊点的力学性能,导致接头质量下降.采用传统的评价标准会产生焊点界面撕裂问题.针对双相钢焊点界面撕裂评价问题,建立了基于焊点宏观形貌与微观特征的双相钢焊点失效模式评价模型,获得了双相钢焊点界面撕裂的临界熔核直径评价标准,最后在1.4,1.8 mm厚DP600钢板上通过试验验证.结果表明,临界熔核直径评价标准克服了传统经验公式及现有评价标准考虑因素不全的缺点,成功地实现了双相钢焊点失效模式的准确评价.
双向扫描激光熔覆止裂机理及试验分析
陈列, 谢沛霖
2011, (2): 65-68.
摘要:
针对激光熔覆过程中易出现的熔覆层开裂的问题,采用了单向送粉双向扫描激光熔覆工艺,较好地抑制了熔覆层的开裂.通过对激光熔覆过程温度场、应力场进行计算分析,发现采取单向送粉单向扫描工艺时,熔覆层顶部以及与基体接合处会出现明显的应力集中现象,且应力水平较大,而采取双向扫描工艺后,熔覆层内拉应力水平显著降低,且熔覆层顶部的应力集中现象基本消除.在进行以45钢为基体,熔覆Ni60合金粉末的激光熔覆试验中,应用该熔覆方法后,发现无论是单道熔覆还是多道搭接熔覆,皆可有效地避免熔覆层开裂.结果表明,该方法对于裂纹的抑制作用是有效且可行.
基于GMAW堆焊成形的间隔焊道搭接量模型
孟凡军, 朱胜, 巴德玛, 杜文博
2011, (2): 69-71.
摘要:
焊道搭接量在较大程度上影响着基于三维熔化极气体保护焊直接成形过程的顺利进行以及成形件的精度.文中根据焊接熔滴过渡的物理特性,建立了GMAW堆焊三维成形的间隔焊道搭接量模型,在此基础上计算了平整堆焊层的相邻两道焊道的理论间隔,采用实际焊接试验对理论模型进行了验证.得到了修正的理论间隔,并计算了平整堆焊层高度;试验得到的结果与理论结果相吻合,说明模型建立的合理性,从而为焊接成形过程的自动化奠定了基础.
基于Pro/E的相贯曲面堆焊运动仿真分析
王新辉, 于丹, 杨克非, 孟兆林
2011, (2): 72-76.
摘要:
针对石油钻采专用阀门内壁复杂曲面的自动堆焊,在堆焊设备的研发过程中,建立了阀门内壁相贯曲线的数学模型,规划了堆焊焊枪的运动轨迹.在Pro/E软件工作环境下,建立了堆焊设备的三维实体模型,定义了运动连接,设定了伺服电机参数,进行了堆焊设备虚拟样机的计算机运动仿真试验,通过仿真分析,生成了运动轨迹曲线并进行了仿真误差分析,验证了该数学模型建立的正确性,为堆焊设备的研制提供了相应的虚拟样机仿真技术支撑.
射线检测图像中焊缝和缺陷的提取方法
张晓光, 孙正, 胡晓磊, 宦宇越
2011, (2): 77-80.
摘要:
针对射线检测图像中焊缝和缺陷难于准确检测提取问题,基于逐级局部化处理,提出了一种实用的检测方法.方法充分利用了图像本身已包含的信息,首先通过条带区域特征检测确定焊缝区域在原始图像中的大致位置,然后通过列灰度波形分析确定焊缝边界和缺陷所在的局部区域,并粗分标记区域类型为非裂纹类和裂纹类,最后分别采用基于分水岭变换和Beamlet变换(子束变换)的方法实现了对焊接缺陷的检测提取.结果表明,该方法能较准确地检测各种射线图像的焊缝边界和焊接缺陷,具有良好的适应性和实用性.
薄壁低碳钢管焊接变形的数值模拟
邓德安, 童彦刚, 周中玉
2011, (2): 81-84.
摘要:
基于泛用软件ABAQUS,开发了适用于模拟熔化焊产生的温度场、应力场和应变场的热弹塑性非线性有限元计算方法.通过建立三维有限元模型和采用双椭球高斯体积移动热源,对低碳钢薄壁钢管的焊接温度场和焊接变形进行了数值模拟.同时还采用焊接机器人实际进行了低碳钢薄壁钢管的焊接,并实测了钢管的焊接变形.结果表明,数值模拟得到的变形和试验测量值十分吻合,验证了所开发数值计算方法的有效性.
Ag-Cu-Sn三元合金钎料的快速凝固组织与性能
徐锦锋, 张晓存, 党波, 戴卫刚
2011, (2): 85-88.
摘要:
采用熔体急冷法制备出Ag42.47Cu57.53-xSnx(x=12.23,12.94,13.65,质量分数,%)急冷钎料箔材,分析了钎料的相组成、组织形态、电阻率和力学性能.结果表明,急冷钎料由(Ag),α-Cu及少量Cu13.7Sn相组成.随着锡含量的增加,凝固组织显著细化,晶界增多,溶质截留加剧,电阻率增大;细晶强化和固溶强化作用增强,合金的抗拉强度升高,Rm=280~360 MPa,断后伸长率则相应减小,A=2.8%~5%.急冷钎料的固、液相线温度分别为TL=590~616℃和TS=615~622℃,锡含量的增大使合金凝固温度区间有所增大.
三维拼缝激光焊接的变形动态补偿
龚时华, 喻俊峰, 杨建中, 李斌
2011, (2): 89-92.
摘要:
针对三维拼缝激光焊接过程中的变形扰动,为实现三维轨迹的精确跟踪,需要在焊接过程中进行拼缝轨迹实时测量和动态补偿.在五轴联动数控焊接机床上,利用激光视觉传感器实现三维拼缝焊接过程的实时测量,获取拼缝轨迹的偏差信息,将偏差信息从测量坐标系转化到工件坐标系,实时补偿各运动轴的进给量,从而实现三维拼缝曲线焊接过程的动态补偿;分析了基于测量反馈的三维焊接闭环控制系统的稳定性,最后对所提出的算法进行了试验验证.结果表明,研究的三维拼缝实时测量与动态补偿方法能够满足三维激光焊接的跟踪控制要求.
CuAl2相对铜铝钎焊接头组织与性能的影响
张满, 薛松柏, 姬峰, 娄银斌, 王水庆
2011, (2): 93-96.
摘要:
采用Zn-Al钎料和自制KAlF4-CsAlF4钎剂配合火焰钎焊方法对紫铜和纯铝进行钎焊,研究了钎料中铝含量变化对钎料铺展性能、钎料组织及钎焊接头力学性能的影响.结果表明,钎料中铝含量质量分数为15%时,钎焊接头力学性能最佳.采用光学显微镜和场发射扫描电子显微镜进一步观察分析钎料组织、铜铝钎焊接头区域显微组织和铜侧界面层化合物的分布形态,并采用EDS进行成分分析.当钎料中铝含量较低时,铜铝钎焊接头区域主要由锌基固溶体构成,随着铝含量的升高,钎缝内部出现硬脆的CuAl2相,当铝含量质量分数达到22%时,CuAl2相尺寸变得粗大且分布不均匀,钎焊接头强度降低.
盲孔法中应变释放系数的有限元模拟标定
马雯波, 陈曙光, 刘荟琼, 林稳, 沈玉龙, 刘吉普
2011, (2): 97-100.
摘要:
盲孔法测量焊接残余应力时,孔周围材料超过屈服状态,产生塑性变形而引入塑性附加应变,使得测量结果产生较大误差.根据应变释放系数A,B试验标定原理,对Q345R钢进行试验标定.以一定应力状态下形状改变比能系数S作为判据,对应变释放系数A,B进行修正,使得焊接等高残余应力的测量结果更为精确.基于强度理论,应用有限元软件,对Q345R钢的应变释放系数A,B进行三维有限元数值计算.结果表明,用有限元进行应变释放系数的塑性修正是可行的.
CO2激光作用对直流TIG电弧温度的影响
吴世凯, 肖荣诗
2011, (2): 101-104.
摘要:
在CO2激光垂直穿过TIG电弧条件下,对激光作用电弧前、后的电弧等离子体局部光谱特征进行了分析,并采用波尔兹曼图法计算了电弧局部电子温度,研究了激光对电弧等离子体轴向温度分布影响的基本规律.结果表明,激光作用电弧后,电弧等离子体的光谱特征保持不变,但整体辐射强度增加;从激光作用位置到阳极区间的电弧温度升高,而靠近阴极处的电弧温度基本保持不变;一定功率的激光束作用TIG电弧不同位置时,其作用位置处的电弧温度基本相当,这是由于电弧等离子体仅提供初始电子,而激光束是影响相互作用后电弧温度的主要因素.
2205双相不锈钢的激光-MIG复合焊接头性能
王治宇, 许海刚, 吴玮巍, 张力娟
2011, (2): 105-108.
摘要:
常规的高能束焊接方法因焊后冷速较快易导致双相不锈钢焊缝及热影响区两相比例失衡,接头性能恶化.采用激光-MIG复合焊接方法对2205双相不锈钢进行焊接,焊后对接头微观组织、力学性能和腐蚀性能分析发现,焊缝及热影响区铁素体相比例控制在40%~70%合理范围内,接头硬度和抗拉强度高于母材,焊缝、熔合线、热影响区的-40℃冲击韧度分别为73,205,190 J/cm2,焊缝临界点蚀温度为49℃,与母材相近.结果表明,2205双相不锈钢采用激光-MIG复合焊接方法可获得综合性能良好的接头.
铝合金双丝MIG焊焊接接头组织与耐腐蚀性能
阮野, 邱小明, 宫文彪, 赵世航, 孙大千
2011, (2): 109-112.
摘要:
采用扫描电镜、X射线衍射和电化学分析仪等测试方法研究了6082-T6铝合金双丝MIG焊焊接接头的组织及其耐腐蚀性能.结果表明,6082-T6铝合金双丝MIG焊接头组织主要由α-Al,少量的α-Al+Mg2Si共晶和Mg2Si组成,其中Mg2Si主要分布于晶界;对焊缝与母材的动电位极化曲线与盐雾腐蚀后的腐蚀形貌分析表明,6082-T6铝合金双丝MIG焊焊缝的耐腐蚀性低于母材,Mg2Si相的大量析出降低了焊缝的耐腐蚀性.