超薄镍基合金P MPAW焊缝成形特征及微观组织演变

为了获得成形良好的超薄镍基合金焊接接头及其细化的微观组织,课题组基于恒定的平均电流,设计不同脉冲电流参数,采用脉冲微束等离子弧焊（P MPAW）对100 μm厚的镍基高温合金板材进行焊接实验。然后借助超景深显微镜对焊缝的宏观形貌及微观组织进行观察,分析脉冲参数下焊缝成形特征,并采用直线截点法计算焊缝中心的平均晶粒尺寸。结果表明：不同脉冲参数匹配下形成5种焊缝形貌,随着基值电流和脉冲频率的增加,焊缝熔池趋于连续均匀变化趋势。当基值电流为0.8 A、占空比为30%以及脉冲频率为100 Hz时,焊缝中心的平均晶粒尺寸最小。因此,脉冲微束等离子弧焊下,较小的占空比和基值电流以及较大频率的脉冲参数匹配,可获得成形良好且晶粒细化的焊缝。     

脉冲微束等离子弧焊参数对丝网焊点组织与性能的影响

为了获得具有良好性能的不锈钢丝网焊点,课题组采用脉冲微束等离子弧焊(P MPAW)的方法,对丝径为0.35 mm,孔隙为1.25 mm的方孔状丝网进行脉冲电流对接焊。利用超景深显微镜、显微硬度计和微拉伸机研究不同脉冲频率、占空比和基值电流对丝网焊点显微组织和力学性能的影响,以获得最佳的工艺参数组合。结果表明：在脉冲频率为100 Hz、占空比为50%、基值电流为1.2 A时,焊点处形成的晶粒最为细致且具有802 MPa的最高抗拉强度;当基值电流和占空比不变时,焊点晶粒随脉冲频率的增大而逐渐细化;当频率超过100 Hz时,焊点由细小等轴晶向粗大骨骼状晶转变。当脉冲频率和基值电流不变时,焊点晶粒随占空比的增大先细化后粗大,焊点力学性能先升高后下降;当脉冲频率和占空比不变时,焊点晶粒随基值电流的增大逐渐粗化,力学性能逐渐下降。     

基于FLUENT的超薄板微束等离子弧焊熔池行为研究

焊接熔池的特征信息与焊缝的成形质量具有直接的对应关系，为了获得高质量的焊缝，课题组对超薄板微束等离子弧焊的熔池进行研究。通过FLUENT软件采用Solidification & Melting模型与SIMPLEC算法对直流和脉冲微束等离子弧焊熔池进行数值研究，并设计了焊接熔池视觉检测系统；通过实验采集熔池的几何特征对数值分析的结果进行了验证。结果表明：在平均电流相同的情况下，直流状态下熔池的温度和宽度大于脉冲电流时熔池的温度和宽度；但是直流时熔池中液态金属的流速与熔池的振幅都小于脉冲电流状时熔池中液态金属的流速和熔池的振幅。通过实验发现使用数值模拟的方法可以获得一定的熔池特征信息。     

铜/钢电子束自熔焊与间隙填丝焊焊缝成形研究

由于电子束自熔焊焊接过程中焊接接头间隙适应性效果差,在焊透的情况下极易产生焊缝表面下塌等缺陷,影响焊缝的成形质量和接头力学性能。课题组采用电子束间隙填丝焊焊接方法,分别以QCr0.8和304不锈钢为母材,紫铜焊丝作为填充材料,开展了电子束自熔焊和间隙填丝焊两种焊接试验。对比两种焊接方法下的焊缝成形质量,重点揭示了电子束间隙填丝焊接头成形特点。结果表明：电子束自熔焊存在明显的焊缝表面下塌缺陷,而电子束间隙填丝焊对接头间隙适应性效果非常好,可获得成形质量良好的焊缝;可以极大地改善焊缝表面下塌缺陷。在试验参数范围内,当间隙值为1.2 mm时,电子束间隙填丝焊焊缝表面下塌量仅有0.1 mm,对应的接头最高抗拉强度为240 MPa,全面优于铜/钢电子束自熔焊接头。     

丝网焊接工艺研究现状

针对丝网焊前存在下料要求高、焊前清洗难、装配繁杂,以及丝网结构的特殊性造成接头金属熔化时润湿难、跳 弧、结球等问题,研究了国内外丝网焊接工艺在焊接方法、焊接接头和装配方式等方面的发展动态。探讨了钨极氩弧焊、 电阻焊、微束等离子弧焊等方法焊接丝网时的优缺点,研究了不同接头形式下的装配方式及其最优装配量的范围,得出 了在各种使用情况下不同的焊接方法所适合的接头形式。最后提出在丝网焊接过程中加入视觉传感技术等以提高焊接 精度和生产效率是进一步研究的方向。     

管-管相贯线机器人焊接枪体姿态的拟合

针对管一管相贯线机器人焊接焊缝,提出了其具有不一致的角焊缝和焊接接头深度的特点,指出了管一管相贯线 的全位置焊接对焊接机器人的要求,通过MATLAB分段拟合的方法得到机器人坐标系下6个轴的坐标与工件坐标系坐 标的关系曲线,即焊接机器人的枪体姿态,为后续通过对焊接机器人焊枪姿态的合理设定和工艺参数的优化来保证相贯 线焊缝的成形质量的研究奠定基础。     

一种可控高速脉冲产生技术的研究

提出了一种将高速脉冲信号产生转换为可控直流电平产生、脉冲频率信息产生及脉冲合成输出的设计思想。可控直流电平控制脉冲的高低电平值;脉冲所需的频率信息通过可编程数字信号产生,该数字信号控制脉冲的波形包括脉宽和延迟;而脉冲的上升/下降时间则通过调整脉冲合成电路的充放电电流来控制。产生脉冲最小脉宽5ns,最大幅度7V,电平精度0.1V,最小上升/下降时间2ns。     

摆动电弧窄间隙厚板焊接工艺与熔池演变数值研究

针对窄间隙摆动电弧焊接在不同工艺下熔池演变差异较大的问题，课题组以实际摆动电弧窄间隙焊接工艺为依据，综合考虑窄间隙焊缝的几何形貌对热源加载的影响，建立了70 mm厚板多层单道焊接数值模型；利用ABAQUS模拟了不同工艺条件下熔池的形成过程及熔池横断面熔合线走向规律。实验结果表明：电弧摆动频率为0.7 Hz时，使用17 V电压及180 A电流焊接，单层焊缝会出现重熔现象，电弧运动状态对熔池形态影响较大；使用30 V电压及340 A电流焊接，熔池形态变化较小，熔合线走向平缓，电弧运动状态对熔池形态影响较小。     

超薄板焊接熔池流场数值模拟

为了研究超薄板焊接质量差的问题,根据流体力学和传热学原理,建立超薄板焊接熔池的二维数值分析模型。 电弧热源模型采用高斯热源分布模型,模型考虑了超薄板固态金属的热传导、熔池与外部环境的对流辐射、熔池内部液 态金属质点的热传递、材料的热物理性能参数部分随温度变化等因素。采用FLUENT对超薄板微束等离子焊接熔池模 型进行求解,得出了熔池温度场、流场分布,并讨论了几种作用力对超薄板熔池流场的影响。研究结果表明表面张力是 超薄板熔池内部液态金属流动的主要驱动力     

基于ANSYS数值模拟高频焊接工艺优化及试验研究

通过ANSYS有限元模拟分析软件及正交试验,对Q195钢管的高频感应焊接工艺参数进行了模拟优化,确定了最佳工艺参数组合:开口角大小为7°,焊接频率为325 k Hz,激励电流为1 400 A,焊接速度为70 m/min。分析了该工艺参数下高频感应温度场和应力场的分布规律,并对优化结果进行了研究和试验验证。结果表明:在优化参数下,焊管的焊缝区域残余应力集中较小,晶粒较为细小,组织分布均匀,整个焊管的质量较好。以此验证了高频感应焊接成形数值模拟优化的准确性。     

钢和铝异种金属焊接变形研究

针对目前钢/铝异种金属薄板在焊接时,存在的焊接热变形、焊接质量差、使用性能低等缺点,采用有限元法对薄板件焊接过程进行模拟。通过不同参数组合,得出了x和y方向的焊接变形量;讨论了焊接工艺参数对焊接热变形的影响规律。结果表明：焊接电流对焊接变形影响最大,且v方向的变形量是x方向的2倍;同时,选用多层等厚焊件或者厚度较薄的板件在上层,可以大大减小变形量。因此,通过合理的焊接工艺参数来降低焊接变形量,对提高车身焊接质量具有重要的意义。     

不锈钢薄板焊接变形影响因素与控制方法

针对目前不锈钢薄板在焊接时,存在的焊接结构件变形、焊接质量差、使用性能低等缺点,为进一步改善薄板焊 接加工工艺,对焊接变形影响因素进行分析,重点从输入热源、焊缝尺寸、初始粗糙度、板厚和焊接装配等因素出发阐述 了对焊接变形的影响。提出在焊接时需要通过进一步畸化焊接温度场、增强焊接结构件刚度、设计施加辅助热源或冷 源、夹具约束或者旋转挤压等组合装置来达到控制薄板的挠曲变形的目的。最后提出有限元仿真技术在焊接中的应用 将会更加科学地分析和预测焊接变形。     

CCEW对16Mn钢焊接接头组织和力学性能的影响

本文利用ＣＣＥＷ技术，采用直长型焊条（ＬＣＣＥＪ５０７）对１６Ｍｎ钢进行双面焊和单面焊双面成形对接，分析焊缝宏观质量和缺陷，检验显微组织，测试其力学性能。结果表明：接头外观质量良好，焊缝的显微组织正常，力学性能符合国际。对１２ｍｍ厚的板材，可以实现预留间隙双面焊一次焊透，省去开坡口工序，从而提高生产效率，值得推广应用。     

LCCE焊接熔深特性研究

选用直长型ＬＣＣＥＪ４２２和普通Ｊ４２２焊条对Ｑ２３５钢焊接，分析对比焊接质量和接头显微组织，测试其力学性能，研究熔深特性。结果表明：两种接头质量均符合要求，ＬＣＣＥ焊缝组织细小致密，焊接接头的延性、韧性优于普通焊。在大电流焊接时，ＬＣＣＥ具有深熔特性，当电流１３５Ａ，预留间隙４ｍｍ时可一次焊透１２ｍｍ原的钢板，并在实际生产中得到应用。     

表面纳米化对纯铜扩散焊接性能的影响

为了提高纯铜扩散焊接性能,通过表面机械滚压技术( SMRT),对纯铜试样进行表面纳米化处理,并在真空下对 纯铜母材和经表面机械滚压处理的纯铜试样分别进行扩散焊接试验,焊接压力10 MPa,保温l h,焊接温度为300℃、 400℃、500 qC。研究结果表明：经过SMRT纯铜表层晶粒达到纳米级别,纯铜试样焊接接头处的显微硬度高于母材试 样;同一温度下,SMRT铜焊接性能优于母材试样。     

2A14铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺研究

为了获得性能良好的焊接接头,对厚为5 mm 的2A14 T6铝合金进行双轴肩搅拌摩擦焊（bobbin tool friction stir welding, BT FSW)工艺研究。采用一种特殊设计的搅拌头,通过正交试验方法,对2A14铝合金进行BT FSW焊接试验;利用光学显微镜和电子万能试验机分析不同焊接参数 下焊缝的组织形态和力学性能,得出优化后的工艺试验窗口。研究表明：BT FSW焊缝组织特征与常规FSW明显不同,呈“哑铃型”,随着焊速的增加,抗拉强度 与延伸率先增加后降低,最大的抗拉强度在焊速为250 mm/min时获得,其抗拉强度约为239 MPa,达到了母材强度的54%,延伸率仅为3.2%,接头断在有细微裂纹 的地方。这项研究表明此工艺试验方案是切实可行的。     

车灯面罩热板焊接温度场CAE模拟

针对塑件热板焊接中温度控制不精确影响焊接质量，且容易在塑料件上产生残余应力的情况，课题组对车灯面罩热板焊接的温度场进行了研究。基于ANSYS仿真平台对车灯面罩热板焊接进行温度场仿真分析，通过建立合理有效地温度场仿真模型得到了面罩热板焊接后的温度场分布，并通过实验验证了焊接过程中温度载荷、边界条件设置的合理性及仿真结果的正确性，最终得出车灯面罩热板焊接的仿真计算可行的结论。     

基于LED光源下的CO2焊自动跟踪系统的熔池图像处理

由于受到强烈弧光和强焊接电流磁场的干扰,直接采用自然光获取图像,往往达不到使用者要求.设计了一种采用特种LED光源照射,并具有一定前导量的CCD图像采集和处理自动跟踪系统.能对同时存在弧光、烟尘、飞溅干扰条件下的CO2焊进行高精度的实时自动跟踪.     

铜管外包爆炸焊接的实验研究

本文对基管与复管的外包爆炸焊接进行了实验研究，观察了爆炸焊接界面的组织和波形，分析了用水作为铜管爆炸焊接的柔性芯模在减小基管爆炸缩径上的作用，实验结果表明，采用圆管外包焊接、内部注水的工艺是可行的，工艺参数及药量的选择是正确的，在装药质量比R=0．8的条件下．已将2．0mm厚的复管可靠地外焊在基管上．结合界面是波状结合，管径变形量可控制在5％左右．