2009年 第3期
摘要:
在电阻焊领域提出了显微焊接的概念并针对显微焊接对焊接电源的要求设计了阶梯波输出脉冲.把精细到以0.01 V和1 ms二个可调参数的方波输出脉冲,设计为由脉冲上升斜度θ1,第一阶梯(U1,t1)、第二阶梯(U2,t2)和脉冲下降斜度θ2六个可调参数组成的阶梯波输出脉冲,其中θ1用以扼制瞬间大电流,第一阶梯用作除漆或预热,而第二阶梯用作焊接,θ2用作后热维持.阶梯波的输出,符合脱漆焊和显微焊接对焊接电源的要求,因而能有效地延长焊头的使用寿命,减少飞溅,提高焊接质量。
在电阻焊领域提出了显微焊接的概念并针对显微焊接对焊接电源的要求设计了阶梯波输出脉冲.把精细到以0.01 V和1 ms二个可调参数的方波输出脉冲,设计为由脉冲上升斜度θ1,第一阶梯(U1,t1)、第二阶梯(U2,t2)和脉冲下降斜度θ2六个可调参数组成的阶梯波输出脉冲,其中θ1用以扼制瞬间大电流,第一阶梯用作除漆或预热,而第二阶梯用作焊接,θ2用作后热维持.阶梯波的输出,符合脱漆焊和显微焊接对焊接电源的要求,因而能有效地延长焊头的使用寿命,减少飞溅,提高焊接质量。
摘要:
电熔焊接是聚乙烯燃气管道常用的连接技术之一.电熔焊接过程的温度场分布对接头的强度和寿命有着重要的影响.文中建立了聚乙烯管道电熔焊接接头的一维非稳态整体传热模型,综合考虑聚乙烯比热容、密度和热导率的温度非线性,电阻丝与聚乙烯的热导率以及实时输入功率随温度变化对温度场的影响.结果表明,利用文中的方法可以准确地预测电熔焊接过程的温度场,跟踪焊接功率的实时变化情况。
电熔焊接是聚乙烯燃气管道常用的连接技术之一.电熔焊接过程的温度场分布对接头的强度和寿命有着重要的影响.文中建立了聚乙烯管道电熔焊接接头的一维非稳态整体传热模型,综合考虑聚乙烯比热容、密度和热导率的温度非线性,电阻丝与聚乙烯的热导率以及实时输入功率随温度变化对温度场的影响.结果表明,利用文中的方法可以准确地预测电熔焊接过程的温度场,跟踪焊接功率的实时变化情况。
摘要:
针对铝合金材料传统焊接工艺的缺点,提出了铝合金材料的激光焊接修复工艺.通过对Al-Mg-0.3Sc激光对焊焊缝的金相组织分析、抗拉强度和显微硬度测试,研究了如何有效控制CO2连续激光器的工艺参数,提高焊缝的质量.结果表明,在优化激光功率、激光扫描速度、保护气体流量等焊接工艺参数的前提下,由于稀土元素Sc的作用,焊缝中心的晶粒仅为基体的1/10,抗拉强度达到了基体的88%,显微硬度达到了基体的95%,焊缝无气孔和裂纹缺陷。
针对铝合金材料传统焊接工艺的缺点,提出了铝合金材料的激光焊接修复工艺.通过对Al-Mg-0.3Sc激光对焊焊缝的金相组织分析、抗拉强度和显微硬度测试,研究了如何有效控制CO2连续激光器的工艺参数,提高焊缝的质量.结果表明,在优化激光功率、激光扫描速度、保护气体流量等焊接工艺参数的前提下,由于稀土元素Sc的作用,焊缝中心的晶粒仅为基体的1/10,抗拉强度达到了基体的88%,显微硬度达到了基体的95%,焊缝无气孔和裂纹缺陷。
摘要:
将元胞自动机方法用于焊缝金属凝固组织演变的模拟中,不仅为焊缝微观组织演变的数值模拟开辟了一种新的途径,同时也有助于研究焊接接头组织并依此优化工艺来提高焊件质量.文中研究了焊缝凝固过程中的溶质扩散问题,构建了基于元胞自动机的焊缝枝晶生长速度模型,在此基础上进行了焊缝中心等轴晶和熔池边缘柱状晶生长的模拟.初步计算了焊缝中心等轴晶和熔池边缘柱状晶的生长形态,计算结果明显再现了二次、三次枝晶的生长及竞争生长等微观现象.结果表明,元胞自动机方法是研究和模拟焊缝微观组织的有效手段之一。
将元胞自动机方法用于焊缝金属凝固组织演变的模拟中,不仅为焊缝微观组织演变的数值模拟开辟了一种新的途径,同时也有助于研究焊接接头组织并依此优化工艺来提高焊件质量.文中研究了焊缝凝固过程中的溶质扩散问题,构建了基于元胞自动机的焊缝枝晶生长速度模型,在此基础上进行了焊缝中心等轴晶和熔池边缘柱状晶生长的模拟.初步计算了焊缝中心等轴晶和熔池边缘柱状晶的生长形态,计算结果明显再现了二次、三次枝晶的生长及竞争生长等微观现象.结果表明,元胞自动机方法是研究和模拟焊缝微观组织的有效手段之一。
摘要:
在单片机控制逆变电源平台上,开发了短路过渡控制系统,设计了合适的电流波形控制方式.采用正交试验法进行方差分析,研究了不同波形控制参数对短路过渡的影响规律.结果表明,短路电流初始上升速度和燃弧电流下降速度对短路过渡的稳定性影响较大.短路电流后期的上升速度对平均燃弧时间的影响较大,但对短路过渡周期的稳定性影响较小.在正交试验的基础上,对波形控制参数进行了优化,实现了高度稳定的短路过渡,取得了较好的焊接效果。
在单片机控制逆变电源平台上,开发了短路过渡控制系统,设计了合适的电流波形控制方式.采用正交试验法进行方差分析,研究了不同波形控制参数对短路过渡的影响规律.结果表明,短路电流初始上升速度和燃弧电流下降速度对短路过渡的稳定性影响较大.短路电流后期的上升速度对平均燃弧时间的影响较大,但对短路过渡周期的稳定性影响较小.在正交试验的基础上,对波形控制参数进行了优化,实现了高度稳定的短路过渡,取得了较好的焊接效果。
摘要:
以外加间歇交变纵向磁场MIG焊接铝合金为研究对象,采用高速摄像技术拍摄熔滴形成、长大及脱离的过程,观测并分析外加纵向磁场和不加纵向磁场时熔滴过渡的特点.结果表明,外加间歇交变纵向磁场的熔滴在过渡过程中发生了明显变化,其形态由不加磁场时的球形变为扁长的椭球形,偏离焊丝轴线下落,并且熔滴自身发生旋转.在磁场频率相同的情况下,激磁电流较小时熔滴过渡所需时间在4.5~6 ms范围,激磁电流较大时熔滴过渡所需时间在5~15 ms范围内,可知激磁电流对熔滴过渡影响较大。
以外加间歇交变纵向磁场MIG焊接铝合金为研究对象,采用高速摄像技术拍摄熔滴形成、长大及脱离的过程,观测并分析外加纵向磁场和不加纵向磁场时熔滴过渡的特点.结果表明,外加间歇交变纵向磁场的熔滴在过渡过程中发生了明显变化,其形态由不加磁场时的球形变为扁长的椭球形,偏离焊丝轴线下落,并且熔滴自身发生旋转.在磁场频率相同的情况下,激磁电流较小时熔滴过渡所需时间在4.5~6 ms范围,激磁电流较大时熔滴过渡所需时间在5~15 ms范围内,可知激磁电流对熔滴过渡影响较大。
摘要:
为了充分利用93W钨合金和98W钨合金两种粉末冶金材料各自独特性能优势,开发基于这两种钨合金的复合材质是非常必要的.采用自主研制的HSMZ-10型摩擦焊机,利用优选的焊接工艺参数,将93W钨合金和98W钨合金在主轴转速为2000r/min,摩擦变形量为5 mm,摩擦压力为30 MPa,顶锻压力为60 MPa,摩擦顶锻变形速率为20 mm/s的条件下,通过摩擦焊接方法成功地实现了焊接,并对接头和母材进行了金相组织分析和力学性能检测分析.结果表明,接头力学性能良好,无未焊透等焊接缺陷;93W和98W粉末冶金材料之间无成分均一化现象,焊缝的强度大于母材。
为了充分利用93W钨合金和98W钨合金两种粉末冶金材料各自独特性能优势,开发基于这两种钨合金的复合材质是非常必要的.采用自主研制的HSMZ-10型摩擦焊机,利用优选的焊接工艺参数,将93W钨合金和98W钨合金在主轴转速为2000r/min,摩擦变形量为5 mm,摩擦压力为30 MPa,顶锻压力为60 MPa,摩擦顶锻变形速率为20 mm/s的条件下,通过摩擦焊接方法成功地实现了焊接,并对接头和母材进行了金相组织分析和力学性能检测分析.结果表明,接头力学性能良好,无未焊透等焊接缺陷;93W和98W粉末冶金材料之间无成分均一化现象,焊缝的强度大于母材。
摘要:
对铝合金脉冲MIG焊过程中电弧声信号与熔滴过渡之间的相关性进行了研究.建立了焊接电弧声信号的计算机采集系统,在此基础上分别利用小波去噪、功率谱密度分析和ARMA(auto regressive and moving average,自相关滑动平均模型)双谱估计等信号处理方法对不同熔滴过渡方式下的电弧声信号进行了分析.三种方法的分析结果均表明熔滴过渡为短路过渡、大滴过渡、射滴过渡、和射流过渡时焊接电弧声具有不同的特征,证明利用电弧声能够对铝合金脉冲MIG焊过程中出现的不同熔滴过渡进行有效地区分.为铝合金脉冲MIG焊熔滴过渡稳定性实时控制和检测提供了一种有效的手段。
对铝合金脉冲MIG焊过程中电弧声信号与熔滴过渡之间的相关性进行了研究.建立了焊接电弧声信号的计算机采集系统,在此基础上分别利用小波去噪、功率谱密度分析和ARMA(auto regressive and moving average,自相关滑动平均模型)双谱估计等信号处理方法对不同熔滴过渡方式下的电弧声信号进行了分析.三种方法的分析结果均表明熔滴过渡为短路过渡、大滴过渡、射滴过渡、和射流过渡时焊接电弧声具有不同的特征,证明利用电弧声能够对铝合金脉冲MIG焊过程中出现的不同熔滴过渡进行有效地区分.为铝合金脉冲MIG焊熔滴过渡稳定性实时控制和检测提供了一种有效的手段。
摘要:
焊材消耗用量计算是焊接工艺设计的重要内容.在双边双面U形坡口参数描述的基础上,改变参数演变为其它常见类型坡口,实现常见坡口类型统一化参数模型,便于焊缝截面面积计算.通过对该模型焊缝横截面分解,将复杂截面面积求解简化为简单图形面积计算,计算各焊接工序焊材消耗用量必须求解对应焊层横截面面积,提出了焊层截面面积计算思想并给出基于焊层厚度横截面面积计算理论,在此基础上设计了分层的迭代计算算法并开发了软件计算工具,说明了软件使用方法,测试计算了一个实际坡口焊材用量.结果表明,能够显著提高焊材计算精度和效率。
焊材消耗用量计算是焊接工艺设计的重要内容.在双边双面U形坡口参数描述的基础上,改变参数演变为其它常见类型坡口,实现常见坡口类型统一化参数模型,便于焊缝截面面积计算.通过对该模型焊缝横截面分解,将复杂截面面积求解简化为简单图形面积计算,计算各焊接工序焊材消耗用量必须求解对应焊层横截面面积,提出了焊层截面面积计算思想并给出基于焊层厚度横截面面积计算理论,在此基础上设计了分层的迭代计算算法并开发了软件计算工具,说明了软件使用方法,测试计算了一个实际坡口焊材用量.结果表明,能够显著提高焊材计算精度和效率。
摘要:
采用拉伸试验、弯曲试验、硬度试验、扫描电镜断口形貌观察、显微组织分析、显微硬度测试等方法研究了高速钢W6Mo5Cr4V2(以下简称M2)与合金结构钢40Cr的真空扩散焊.结果表明,焊接温度为1100℃,焊接压力为20 MPa,保温时间为30 min,真空度不低于0.1 Pa的条件下即可以实现高速钢与合金结构钢良好的冶金结合;拉伸试验、弯曲试验的断裂均发生在40Cr上.因此,可以认为在此工艺下所得焊接结合面的强度已经高于40Cr的抗拉强度与抗弯强度,低淬低回工艺可以保证高速钢和合金结构钢均具有满足使用要求的硬度。
采用拉伸试验、弯曲试验、硬度试验、扫描电镜断口形貌观察、显微组织分析、显微硬度测试等方法研究了高速钢W6Mo5Cr4V2(以下简称M2)与合金结构钢40Cr的真空扩散焊.结果表明,焊接温度为1100℃,焊接压力为20 MPa,保温时间为30 min,真空度不低于0.1 Pa的条件下即可以实现高速钢与合金结构钢良好的冶金结合;拉伸试验、弯曲试验的断裂均发生在40Cr上.因此,可以认为在此工艺下所得焊接结合面的强度已经高于40Cr的抗拉强度与抗弯强度,低淬低回工艺可以保证高速钢和合金结构钢均具有满足使用要求的硬度。
摘要:
氧原子向稀土相YSn3晶格内部的扩散使YSn3产生体积膨胀,而周围钎料基体对体积膨胀的抑制作用使其内部产生巨大的压应力,此压应力为Sn晶须的生长提供了驱动力;与此同时,稀土相YSn3氧化过程中释放出的自由Sn原子为Sn晶须的生长提供了生长源.对空气中室温与150℃时效条件下稀土相YSn3表面Sn晶须的生长进行了研究.结果表明,室温时效条件下,稀土相YSn3表面Sn晶须的生长速度缓慢且分布不均;高温时效条件下,稀土相YSn3表面Sn晶须的生长速度较快且巨大的压应力使钎料基体发生了隆起现象。
氧原子向稀土相YSn3晶格内部的扩散使YSn3产生体积膨胀,而周围钎料基体对体积膨胀的抑制作用使其内部产生巨大的压应力,此压应力为Sn晶须的生长提供了驱动力;与此同时,稀土相YSn3氧化过程中释放出的自由Sn原子为Sn晶须的生长提供了生长源.对空气中室温与150℃时效条件下稀土相YSn3表面Sn晶须的生长进行了研究.结果表明,室温时效条件下,稀土相YSn3表面Sn晶须的生长速度缓慢且分布不均;高温时效条件下,稀土相YSn3表面Sn晶须的生长速度较快且巨大的压应力使钎料基体发生了隆起现象。
摘要:
双目视觉技术模拟人双眼观察世界的功能,在焊接领域可用来模拟焊工对焊件的观察,计算焊缝的三维信息.将两台工业摄像机安装在弧焊机器人末端形成手眼系统是双目视觉在该领域的典型应用.文中建立了视觉误差分析模型,分析了视觉系统配置对视觉计算的影响,被检测焊缝在有效视场内的摆放姿态及其与传感器相互位置对精度的影响,在理论分析的基础上设计试验验证了理论分析的结果.分析并试验验证了机器人精度包括其本身的重复精度和工具中心点标定精度对计算结果的影响.结果表明,机器人重复定位精度对视觉计算的影响标准误差不大于0.3 mm;而当工具中心点标定误差大于1 mm时,需要对机器人进行重新标定。
双目视觉技术模拟人双眼观察世界的功能,在焊接领域可用来模拟焊工对焊件的观察,计算焊缝的三维信息.将两台工业摄像机安装在弧焊机器人末端形成手眼系统是双目视觉在该领域的典型应用.文中建立了视觉误差分析模型,分析了视觉系统配置对视觉计算的影响,被检测焊缝在有效视场内的摆放姿态及其与传感器相互位置对精度的影响,在理论分析的基础上设计试验验证了理论分析的结果.分析并试验验证了机器人精度包括其本身的重复精度和工具中心点标定精度对计算结果的影响.结果表明,机器人重复定位精度对视觉计算的影响标准误差不大于0.3 mm;而当工具中心点标定误差大于1 mm时,需要对机器人进行重新标定。
摘要:
对于送丝电机系统控制,提出一种全数字化转速外环/电流内环的控制策略,根据电机运行的不同过程分阶段采用变参数控制,提高了控制适应性.电机控制主电路采用降压电路和全桥逆变电路的级联,阐述了该主电路的工作原理,采用反接制动,提高了送丝电机制动的快速性.建立了双闭环控制框图,分析了控制系统的工作原理.结果表明,采用该方法以后送丝系统具有优良的动、静态性能和良好的送丝线性度。
对于送丝电机系统控制,提出一种全数字化转速外环/电流内环的控制策略,根据电机运行的不同过程分阶段采用变参数控制,提高了控制适应性.电机控制主电路采用降压电路和全桥逆变电路的级联,阐述了该主电路的工作原理,采用反接制动,提高了送丝电机制动的快速性.建立了双闭环控制框图,分析了控制系统的工作原理.结果表明,采用该方法以后送丝系统具有优良的动、静态性能和良好的送丝线性度。
摘要:
根据焊条电弧焊/空气等离子切割电源特性,考虑到网压波动、经济效益以及人身安全,仔细分析了电源负载电流,短路电流和空载电压的要求,引入了滑模变结构控制(SMC),研究了基于SMC的电压环与基于PI的电流环相结合的综合控制方式,解决了电压超调与快速电压响应的矛盾等问题.文中从理论上推导了基于平均状态空间模型移相全桥间接SMC控制算法,应用了直接相移PWM波生成方法,从而使控制更为简单实用.最后在一台20 kW的逆变式焊/割电源上采用综合控制方法和单纯PI控制进行比较试验.结果表明,采用的综合控制方法应用在焊/割电源是一种非常有效且鲁棒性强的方法。
根据焊条电弧焊/空气等离子切割电源特性,考虑到网压波动、经济效益以及人身安全,仔细分析了电源负载电流,短路电流和空载电压的要求,引入了滑模变结构控制(SMC),研究了基于SMC的电压环与基于PI的电流环相结合的综合控制方式,解决了电压超调与快速电压响应的矛盾等问题.文中从理论上推导了基于平均状态空间模型移相全桥间接SMC控制算法,应用了直接相移PWM波生成方法,从而使控制更为简单实用.最后在一台20 kW的逆变式焊/割电源上采用综合控制方法和单纯PI控制进行比较试验.结果表明,采用的综合控制方法应用在焊/割电源是一种非常有效且鲁棒性强的方法。
摘要:
以Ni60A粉、SiC粉为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面制备出复合涂层,应用SEM和XRD方法分析了涂层的显微组织.结果表明,复合涂层与基材实现了良好的冶金结合,复合材料涂层无单独的SiC,而是由Ni3Si枝晶、M7C3和-γNi固溶体组成,Ni3Si枝晶均匀的分布-γNi固溶体基体上,涂层的显微硬度达到1100HV0.2,涂层的耐磨性较基体提高近13倍。
以Ni60A粉、SiC粉为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面制备出复合涂层,应用SEM和XRD方法分析了涂层的显微组织.结果表明,复合涂层与基材实现了良好的冶金结合,复合材料涂层无单独的SiC,而是由Ni3Si枝晶、M7C3和-γNi固溶体组成,Ni3Si枝晶均匀的分布-γNi固溶体基体上,涂层的显微硬度达到1100HV0.2,涂层的耐磨性较基体提高近13倍。
摘要:
多层多道焊路径的自动规划是实现厚板机器人焊接的关键技术之一.对典型的单面V形和双面K形坡口多道焊路径规划策略进行了研究,建立了基于图形多层多道焊离线规划模块,通过特征建模、焊接顺序、焊道参数及规划类形等设置,系统可自动生成多层多道焊路径的位置和姿态,重点推导了自定义型多道焊路径规划策略,并对单面V形坡口多层多道S形焊缝进行自定义型路径规划,实现了机器人多道焊的仿真和运动程序的快速生成,提高了示教灵活度和效率。
多层多道焊路径的自动规划是实现厚板机器人焊接的关键技术之一.对典型的单面V形和双面K形坡口多道焊路径规划策略进行了研究,建立了基于图形多层多道焊离线规划模块,通过特征建模、焊接顺序、焊道参数及规划类形等设置,系统可自动生成多层多道焊路径的位置和姿态,重点推导了自定义型多道焊路径规划策略,并对单面V形坡口多层多道S形焊缝进行自定义型路径规划,实现了机器人多道焊的仿真和运动程序的快速生成,提高了示教灵活度和效率。
摘要:
采用高能喷丸技术在SS400钢焊接接头表面层上制备纳米结构,利用透射电子显微镜分析研究了表面纳米晶层的结构特征,并利用XRD对高能喷丸表面纳米化处理后表面层残余应力进行了分析.同时,应用慢应变速率拉伸试验研究了SS400钢焊接接头在敏感腐蚀介质硝酸盐溶液(98℃±3℃温度下,57%Ca(NO3)2+3%NH4NO3)中的应力腐蚀(SCC)行为.结果表明,经过高能喷丸处理后,试样表层的晶粒可细化至大约10 nm,且在表面形成残余压应力;高能喷丸表面纳米化可以提高SS400钢焊接接头抗硝酸盐溶液SCC性能。
采用高能喷丸技术在SS400钢焊接接头表面层上制备纳米结构,利用透射电子显微镜分析研究了表面纳米晶层的结构特征,并利用XRD对高能喷丸表面纳米化处理后表面层残余应力进行了分析.同时,应用慢应变速率拉伸试验研究了SS400钢焊接接头在敏感腐蚀介质硝酸盐溶液(98℃±3℃温度下,57%Ca(NO3)2+3%NH4NO3)中的应力腐蚀(SCC)行为.结果表明,经过高能喷丸处理后,试样表层的晶粒可细化至大约10 nm,且在表面形成残余压应力;高能喷丸表面纳米化可以提高SS400钢焊接接头抗硝酸盐溶液SCC性能。
摘要:
双脉冲MIG焊在进行高效铝焊接的同时可获得美观的鱼鳞纹焊缝表面.在单脉冲稳定焊接的基础上,针对自行开发的双脉冲MIG焊逆变电源,分别改变电流、高频频率、低频频率、焊接速度,进行双脉冲焊接铝合金的试验研究.结果表明,强弱脉冲峰值电流和高频频率对焊接过程的稳定性和飞溅有较大的影响,强弱脉冲峰值电流相差40 A,高频频率250 Hz时焊缝成形好.在一定范围内,焊缝鱼鳞纹宽度与低频频率、焊接速度直接相关.具体而言,焊缝鱼鳞纹宽度随着低频频率的提高而减小,随着焊接速度的提高而增大,并根据统计规律得出了一个经验公式,用以定量反映这种变动关系.当焊接速度与低频频率比值为0.19~0.30时,鱼鳞纹宽度在2~3 mm之间,焊接效果较好。
双脉冲MIG焊在进行高效铝焊接的同时可获得美观的鱼鳞纹焊缝表面.在单脉冲稳定焊接的基础上,针对自行开发的双脉冲MIG焊逆变电源,分别改变电流、高频频率、低频频率、焊接速度,进行双脉冲焊接铝合金的试验研究.结果表明,强弱脉冲峰值电流和高频频率对焊接过程的稳定性和飞溅有较大的影响,强弱脉冲峰值电流相差40 A,高频频率250 Hz时焊缝成形好.在一定范围内,焊缝鱼鳞纹宽度与低频频率、焊接速度直接相关.具体而言,焊缝鱼鳞纹宽度随着低频频率的提高而减小,随着焊接速度的提高而增大,并根据统计规律得出了一个经验公式,用以定量反映这种变动关系.当焊接速度与低频频率比值为0.19~0.30时,鱼鳞纹宽度在2~3 mm之间,焊接效果较好。
摘要:
对板厚10 mm AZ61镁合金板材进行了真空电子束焊接数值模拟研究.利用有限元模型以及三维移动双椭球热源模型,采用数值模拟的方法研究了电子束流与焊接过程温度场及焊缝熔深之间的关系.结果表明,建立的模型能够获得电子束深熔型焊接的效果,模拟焊缝成形及焊缝区、热影响区温度场分布与试验焊缝成形及实际电子束焊接特点较为一致,这也证明了该模型在AZ61镁合金电子束平板对焊有限元模拟中有较好的适用性。
对板厚10 mm AZ61镁合金板材进行了真空电子束焊接数值模拟研究.利用有限元模型以及三维移动双椭球热源模型,采用数值模拟的方法研究了电子束流与焊接过程温度场及焊缝熔深之间的关系.结果表明,建立的模型能够获得电子束深熔型焊接的效果,模拟焊缝成形及焊缝区、热影响区温度场分布与试验焊缝成形及实际电子束焊接特点较为一致,这也证明了该模型在AZ61镁合金电子束平板对焊有限元模拟中有较好的适用性。
摘要:
通过向Sn3.0Ag0.5Cu(SAC305)合金中添加微量的Ni,P和Ce元素,研究了各添加元素对合金钎料高温抗氧化性能和结晶裂纹的影响.结果表明,Ni元素的添加对钎料合金抗氧化性能没有很明显的改善,但明显地减少了合金表面结晶裂纹的总长度,抑制其产生;微量P元素的添加由于在合金钎料表面形成了复杂的致密新相,可以防止熔化钎料的表面直接与空气接触,明显改善了合金的抗氧化性能,但P元素的添加却增加了合金表面结晶裂纹的产生;Ce元素的添加恶化了钎料合金的抗氧化性,对合金表面的结晶裂纹抑制作用较小。
通过向Sn3.0Ag0.5Cu(SAC305)合金中添加微量的Ni,P和Ce元素,研究了各添加元素对合金钎料高温抗氧化性能和结晶裂纹的影响.结果表明,Ni元素的添加对钎料合金抗氧化性能没有很明显的改善,但明显地减少了合金表面结晶裂纹的总长度,抑制其产生;微量P元素的添加由于在合金钎料表面形成了复杂的致密新相,可以防止熔化钎料的表面直接与空气接触,明显改善了合金的抗氧化性能,但P元素的添加却增加了合金表面结晶裂纹的产生;Ce元素的添加恶化了钎料合金的抗氧化性,对合金表面的结晶裂纹抑制作用较小。
摘要:
旋转电弧传感器焊枪空间姿态识别主要包括焊枪偏差和焊枪倾角的识别,是实现焊缝跟踪和提高焊接质量的必要条件.首先建立了焊枪倾角和偏差变化与电弧长度变化的数学模型,在此基础上提出了特征平面焊枪空间姿态检测算法,该算法充分利用了旋转电弧传感器检测得到的三维信息,采用最小二乘方法构建特征平面,根据特征平面与坐标平面交线的斜率来检测焊枪的左右偏差和倾角.结果表明,将该算法用于焊枪倾角和左右偏差的检测,其倾角检测误差为±7.85°,偏差检测误差为±0.42 mm,满足实际焊接工程需要。
旋转电弧传感器焊枪空间姿态识别主要包括焊枪偏差和焊枪倾角的识别,是实现焊缝跟踪和提高焊接质量的必要条件.首先建立了焊枪倾角和偏差变化与电弧长度变化的数学模型,在此基础上提出了特征平面焊枪空间姿态检测算法,该算法充分利用了旋转电弧传感器检测得到的三维信息,采用最小二乘方法构建特征平面,根据特征平面与坐标平面交线的斜率来检测焊枪的左右偏差和倾角.结果表明,将该算法用于焊枪倾角和左右偏差的检测,其倾角检测误差为±7.85°,偏差检测误差为±0.42 mm,满足实际焊接工程需要。
摘要:
采用OM,SEM分析了TC4钛合金激光叠焊接头各部分显微组织特征,研究了接头力学性能.结果表明,TC4钛合金激光叠焊接头显微组织由焊缝及热影响区组成,焊缝为针状马氏体α'交织成的网篮状组织.0.8 mm厚TC4钛合金薄板激光叠焊最佳工艺参数为功率1800~2350 W,焊接速度为1.5~2.5 m/min,此时拉伸试样平均单位长度焊缝承载力为458 N/mm,连接焊缝最大抗剪强度达732 MPa.拉伸过程焊缝截面轴线偏转角θ与接头承载能力相关,θ角越大,接头承载能力越强。
采用OM,SEM分析了TC4钛合金激光叠焊接头各部分显微组织特征,研究了接头力学性能.结果表明,TC4钛合金激光叠焊接头显微组织由焊缝及热影响区组成,焊缝为针状马氏体α'交织成的网篮状组织.0.8 mm厚TC4钛合金薄板激光叠焊最佳工艺参数为功率1800~2350 W,焊接速度为1.5~2.5 m/min,此时拉伸试样平均单位长度焊缝承载力为458 N/mm,连接焊缝最大抗剪强度达732 MPa.拉伸过程焊缝截面轴线偏转角θ与接头承载能力相关,θ角越大,接头承载能力越强。
摘要:
利用超声波辅助钎焊的方法实现了Zn-Al合金与体积分数55%SiCp/A356复合材料的连接,并得到了由SiC陶瓷颗粒增强的复合焊缝.通过扫描电镜、能谱等方法对焊缝的微观结构进行了描述,研究了超声波作用时间对焊接接头微观组织结构及连接强度的影响规律,建立了超声波作用下复合焊缝形成过程的物理模型.当焊接温度为475℃,超声波作用时间为20 s时钎焊焊缝的平均抗剪强度值为231 MPa.由SiC陶瓷增强的复合焊缝其室温抗剪强度与无增强相颗粒的纯合金焊缝强度相比提高了50%.结果表明,焊缝中铝含量的增加及陶瓷颗粒的增强作用是导致焊缝强度提高的两个重要因素。
利用超声波辅助钎焊的方法实现了Zn-Al合金与体积分数55%SiCp/A356复合材料的连接,并得到了由SiC陶瓷颗粒增强的复合焊缝.通过扫描电镜、能谱等方法对焊缝的微观结构进行了描述,研究了超声波作用时间对焊接接头微观组织结构及连接强度的影响规律,建立了超声波作用下复合焊缝形成过程的物理模型.当焊接温度为475℃,超声波作用时间为20 s时钎焊焊缝的平均抗剪强度值为231 MPa.由SiC陶瓷增强的复合焊缝其室温抗剪强度与无增强相颗粒的纯合金焊缝强度相比提高了50%.结果表明,焊缝中铝含量的增加及陶瓷颗粒的增强作用是导致焊缝强度提高的两个重要因素。
摘要:
针对搅拌摩擦焊实际过程,建立了搅拌针扎入阶段和稳定焊接阶段搅拌头的受力模型,通过与实测数据对比分析对模型进行了验证.由受力模型可知无论扎入阶段或稳定焊接阶段搅拌头的薄弱部位均为搅拌针根部,若设计不当易从搅拌针根部破坏.在此基础上,针对Ti-6Al-4V的搅拌摩擦焊,将模型用于指导搅拌头设计.结果表明,合理的搅拌头设计是实现钛合金搅拌摩擦焊的关键,在合适的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝。
针对搅拌摩擦焊实际过程,建立了搅拌针扎入阶段和稳定焊接阶段搅拌头的受力模型,通过与实测数据对比分析对模型进行了验证.由受力模型可知无论扎入阶段或稳定焊接阶段搅拌头的薄弱部位均为搅拌针根部,若设计不当易从搅拌针根部破坏.在此基础上,针对Ti-6Al-4V的搅拌摩擦焊,将模型用于指导搅拌头设计.结果表明,合理的搅拌头设计是实现钛合金搅拌摩擦焊的关键,在合适的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝。
摘要:
文中借助高速摄像和激光功率计等先进手段,研究了CO2激光与直流TIG电弧垂直相互作用时激光对电弧特性的影响.激光功率越高,电弧静特性曲线下移幅度越大,电弧电功率越低,而电弧总功率越高.电弧电流越小、激光作用位置越靠近阴极,电弧电压下降幅度越大.激光作用引起电弧体积膨胀主要发生在激光作用位置到阳极之间的区域.结果表明,激光作用电弧后,电弧静特性曲线下移,体积膨胀,电弧电功率下降,而总功率增加。
文中借助高速摄像和激光功率计等先进手段,研究了CO2激光与直流TIG电弧垂直相互作用时激光对电弧特性的影响.激光功率越高,电弧静特性曲线下移幅度越大,电弧电功率越低,而电弧总功率越高.电弧电流越小、激光作用位置越靠近阴极,电弧电压下降幅度越大.激光作用引起电弧体积膨胀主要发生在激光作用位置到阳极之间的区域.结果表明,激光作用电弧后,电弧静特性曲线下移,体积膨胀,电弧电功率下降,而总功率增加。
摘要:
基于结构应力法对来自相关文献中的16Mn钢十字非承载焊接接头、十字承载接头和纵向立板角焊缝接头的疲劳强度的试验数据进行了分析.推导了适合有限元计算的离散结构应力计算公式,得到焊接接头的结构应力集中系数.证实了该方法具有网格划分不敏感性,给出了应用结构应力法进行疲劳评定时适合上述各类接头的结构应力S-N曲线.结果表明,同名义应力法相比较,采用结构应力表示的焊接接头疲劳试验数据其分散性较小。
基于结构应力法对来自相关文献中的16Mn钢十字非承载焊接接头、十字承载接头和纵向立板角焊缝接头的疲劳强度的试验数据进行了分析.推导了适合有限元计算的离散结构应力计算公式,得到焊接接头的结构应力集中系数.证实了该方法具有网格划分不敏感性,给出了应用结构应力法进行疲劳评定时适合上述各类接头的结构应力S-N曲线.结果表明,同名义应力法相比较,采用结构应力表示的焊接接头疲劳试验数据其分散性较小。
摘要:
5A90铝锂合金在航空航天中的重要应用使得对其焊接性的研究变得尤为重要.在YAG-MIG复合焊接5A90的条件下,使用光谱仪对焊接过程中金属蒸气/等离子体进行监测,获得了其特征光谱分布,并由谱线相对强度法计算获得了金属蒸气/等离子体的温度,并对焊接工艺参数对金属蒸气/等离子体温度的影响进行了探讨.结果表明,复合焊接的特征光谱在350~850 nm范围内以大量的高强度的氩离子谱线为主,伴有少量镁、锂离子.得到了一组工艺参数下复合焊接5A90过程中等离子体的平均温度为6554 K,比同等工艺参数水平下YAG焊的增加了将近1200 K,而与电弧焊的比较接近。
5A90铝锂合金在航空航天中的重要应用使得对其焊接性的研究变得尤为重要.在YAG-MIG复合焊接5A90的条件下,使用光谱仪对焊接过程中金属蒸气/等离子体进行监测,获得了其特征光谱分布,并由谱线相对强度法计算获得了金属蒸气/等离子体的温度,并对焊接工艺参数对金属蒸气/等离子体温度的影响进行了探讨.结果表明,复合焊接的特征光谱在350~850 nm范围内以大量的高强度的氩离子谱线为主,伴有少量镁、锂离子.得到了一组工艺参数下复合焊接5A90过程中等离子体的平均温度为6554 K,比同等工艺参数水平下YAG焊的增加了将近1200 K,而与电弧焊的比较接近。
摘要:
在采用圆管缩口-压装-焊接-磨削的方法加工球形阀芯时,焊接是关键的一环.因缩口工件焊接前塑性加工产生了应力场,且焊后还要进行机械加工,故如何优化焊接工艺参数以保证在焊透的前提下控制焊后残余应力成为有待解决的问题.文中以MSC MARC为平台,对球形阀芯缩口工件的焊接进行了实时动态的三维数值模拟,通过比较不同工艺参数下的焊缝尺寸及焊后残余应力优化了焊接工艺参数.结果表明,模拟的可靠性;对于焊接前塑性加工过的工件,其焊后的残余应力场是多个塑性加工工序应力场的叠加。
在采用圆管缩口-压装-焊接-磨削的方法加工球形阀芯时,焊接是关键的一环.因缩口工件焊接前塑性加工产生了应力场,且焊后还要进行机械加工,故如何优化焊接工艺参数以保证在焊透的前提下控制焊后残余应力成为有待解决的问题.文中以MSC MARC为平台,对球形阀芯缩口工件的焊接进行了实时动态的三维数值模拟,通过比较不同工艺参数下的焊缝尺寸及焊后残余应力优化了焊接工艺参数.结果表明,模拟的可靠性;对于焊接前塑性加工过的工件,其焊后的残余应力场是多个塑性加工工序应力场的叠加。