弧焊机器人焊接工艺参数设计系统研究

设计了基于BP神经网络的弧焊机器人焊接工艺参数设计系统,该系统可以由表征焊接形状的焊缝几何尺寸值映射出具体的焊接工艺参数.通过正交设计法采集样本数据,建立了对应的神经网络模型.利用已建立的网络模型,设计了焊接工艺参数.通过焊接实验,分析了焊缝几何参数理论值和焊接实测值的误差,结果表明所设计的网络具有一定的工艺参数设计能力,几何参数误差在允许范围内,焊缝成形效果良好.     

两种常见焊接接头的机器人焊接工艺

采用弧焊机器人进行了8 mm厚板对接平位焊、6 mm厚板T形接头平角焊试验,重点分析了坡口根部间隙、焊枪角度、电弧电压、焊接电流和焊接速度对板对接打底层焊缝成形、背面焊缝宽度和余高的影响,以及焊接速度、电弧电压和焊接电流对T形接头焊缝成形、焊脚尺寸和凸度的影响。通过试验优化了焊接工艺参数,获得了正反面成形美观、熔合良好、焊缝宽窄和高低均匀的对接接头;试验测得对接接头背面焊缝宽度为4.04 mm,背面焊缝余高为0.17 mm,正面焊缝宽度为14.20 mm,正面焊缝余高为1.22 mm。采用优化后的焊接工艺参数对T形接头进行了焊接试验,角焊缝两焊趾区域熔合良好、焊缝平齐、焊缝表面微下凹,试验测得焊脚尺寸为6.8 mm。     

TC4钛合金压力容器电子束焊接模拟分析

文中采用旋转高斯曲面体热源模型,对一定工艺条件下航天压力容器TC4钛合金试件的焊接过程进行了温度场分析,获得了温度场的分布特征及垂直焊缝方向的温度分布曲线.结果表明,利用该规格试件确定的焊接参数规范能够满足实际产品焊接的要求,热影响区温度梯度的分布情况为内部装置的保护提供了依据;并通过对"匙孔"的演变过程和不同焊接参数下的特征尺寸进行模拟分析,获得了典型关系曲线,工艺试验与模拟结果吻合较好,为获得高质量要求的焊缝提供了参考.     

基于响应面法的超高频电弧增材制造工艺优化

采用响应面法对超高频电弧增材制造工艺（UHFP-GTAW）进行了优化. 通过建立函数关系得到了焊缝尺寸关于焊接电流、送丝速度及焊接速度的多元二次回归模型，并运用方差分析验证了回归模型的可靠性. 设置优化条件选取了相应的焊接参数，并将焊缝尺寸的预测结果与试验结果进行了对比.结果表明，模型预测尺寸与实际试验测得的焊缝尺寸误差分别为焊缝宽度5.4%和焊层高度6.6%. 对沉积成形的GH4169高温合金薄壁构件分别进行了水平方向和垂直方向的拉伸力学性能测试，其强度极限分别达到1 130.93和1 126.04 MPa，断后伸长率分别为18.1%和16.56%，断面收缩率分别达到20.6%和20.2%.     

激光焊接圆锥体热源模型及参数研究

激光焊过程中包含了一系列复杂的物理、化学反应现象.为合理描述激光焊温度场,采用圆锥体热源模型,用有限元分析软件ANSYS对激光焊温度场进行计算模拟,得到相应的温度场分布及焊缝熔深、熔宽.计算结果表明,所用圆锥体热源模型能较好符合试验结果,有效反映实际激光焊过程.同时根据试验测得的焊缝形状,结合数值模拟,用反演方法给出了模型参数的计算公式.该公式可以实现一定焊接工艺条件下确定激光焊接圆锥体热源模型的参数,并方便进行激光焊温度场模拟和焊缝宽度的预测.     

热输入对焊缝金属组织性能影响的预测及试验研究

研究了406超高强度铜的焊接工艺,应用红外测温系统较为准确地测量了不同焊接参数下的焊接接头区域的温度,并进行了力学性能试验及金相分析,通过试验研究初步得到了焊接参数对焊接接头质量的影响规律.应用有限元模拟方法计算了焊接过程中温度场的变化情况,经温度场计算值与实测值的比较发现,有限元模型基本上可精确预测不同参数下温度场的变化情况且模拟出的焊缝形状尺寸与试验值相吻合.计算得到的焊接热循环曲线并参考CCT曲线预测出焊缝区的组织为马氏体,金相组织分析的结果相一致.最后通过有限元方法计算了不同热榆入及不同板厚条件下的热循环曲线,并能对焊缝组织及性能做出预测,这为焊接生产选择合理的焊接参数提供了指导和依据.     

电弧堆焊参数对焊道形貌的影响规律

文中以单道焊缝形貌为切入点，研究工艺参数对焊道形貌的影响并建立回归方程以预测焊道尺寸。结果表明，焊接电流对焊道尺寸的影响最显著，焊接电流每提高50 A，焊缝宽度平均增大14%，不同工艺参数间存在一定耦合关系，同时揭示了焊接电流和焊接速度的增加引起电弧动压力变化进而导致焊缝由指状向碗状形貌转变的规律。对比多种回归模型，综合考虑工艺参数耦合的影响，提出基于剔除低相关因子的响应曲面法，整体回归效果好，试验表明该模型的R²均在0.97以上，预测误差在5%以内。建立的回归模型将为电弧堆焊层数与道数的规划提供准确的焊道尺寸信息，确保机器人焊接位姿满足工艺要求。     

铝合金激光焊接过程有限元模拟与分析

激光焊接铝合金过程非常复杂,针对铝合金激光焊接过程的实际情况建立了有限元模型,试图通过有限元模拟的方法揭示激光焊接过程的特点.建模过程中激光热源模型考虑了表面热源和体热源,分别反映等离子体的影响和激光束的作用.利用有限元模型分析了激光焊接过程中小孔的形成和长大过程,同时将模拟结果与试验结果进行比较,模拟出的焊缝宏观截面形状与试验结果表现出较好的一致性,证明所建立的有限元模型是合理的.有限元模型可以用来预测实际焊接过程中不同焊接工艺参数下焊缝的成形情况,可以为激光焊接工艺参数的选择提供理论指导和参考,更好地发挥铝合金激光焊接的优势.     

焊接速度对Mg-Mn系镁合金光纤激光焊接接头组织和成形的影响

采用大功率光纤激光器对Mg-Mn合金进行一系列激光焊接工艺试验,并对焊缝成形的形成规律、接头的微观组织进行研究。使用金相显微镜分析测试手段,研究光纤激光焊接接头各区域的显微组织,分析主要焊接参数(焊接速度)对焊接质量的影响。试验结果表明:当焊接功率为2 200 W、焊接速度为1 500~1 800 mm/min时,焊缝成形良好,无气孔缺陷。Mg-Mn合金激光焊接在不同的焊接参数下,焊缝的晶粒中均存在等轴晶和柱状晶,且晶粒主要组织为α-Mg固溶体和Mg_8Ce金属间化合物。焊缝的组织形态受到焊接速度的影响比较明显,随着焊接速度的不断升高,焊缝的熔宽相应减小,且晶粒尺寸也随之减小。     

焊缝截面形态的数学模型、预测与焊接规范参数的设计

采用正交试验设计和数理统计的方法,建立了焊缝截面形态的多项式回归模型,同时获得了焊缝截面几何形状参数与焊接规范参数的多元回归模型。为焊缝截面形态的预测及焊接规范参数的设计提供了依据。     

船舶焊接技术对焊接材料、焊接设备及焊接辅器具企业的需求

1 船舶工业的新形势 2006年是中国船舶工业贯彻实施"十一五"计划的开局之年,经各船舶企业的努力奋斗,使船舶工业呈现了持续、稳步、健康的发展势头.主要表现在全国造船完工量达l 452万载重吨,同比增长20%,新承接船订单达4 251万载重吨,同比增长73%.中国造船完工量占世界市场份额的19%,连续12年稳居世界第三,与韩国、日本等先进造船大国的差距大幅缩小;新承接船舶订单占世界市场份额的32%,位居世界第二;手持船舶订单占世界市场份额的24%.表1示出了中国2006年三大造船指标的比较.     

内孔焊接头焊接工艺评定的实施

1 问题的提出 内孔焊接头是一个全焊透的接头,没有缝隙,没有应力集中点,该结构是提高换热管与管板连接焊缝抗应力腐蚀能力和间隙腐蚀能力的重要途径.在某苯乙烯装置中的进出料换热器上管板与换热管的连接便采用了内孔焊结构(图1).该换热器为立式结构,总高度为9321mm,总重为29540 kg,管板材质为F304HⅣ,规格为δ=100 mm;换热管材质为TP304H,规格为φ31.75 mm×2.11 mm,数量1932根.为了保证内孔焊接头的使用性能符合要求,需要按相关标准进行焊接工艺评定.由于该结构的特殊性,其焊接工艺评定既不可以按照GB151附录B<换热管与管板接头的焊接工艺评定>执行,又不能完全按照JB4708<钢制压力容器焊接工艺评定>执行.经过与设计人员协商并征得国外工艺人员的确认(该装置工艺包采用的是Shaw Stone & Webster International,Inc工艺),最终确定了内孔焊接头工艺评定的检验要求.     

旋转焊枪焊接机的研制

压力容器的焊接中,最为复杂的当属端盖及其组件的焊接.端盖的形式多种多样,简单的在端盖中心焊接一个螺母,复杂的在端盖的不同位置焊接3个甚至更多的零件,给焊机的研制带来很多不便,致使焊接专机结构复杂、样式各异,有的端盖甚至要在不同的专机上进行分步焊接.     

A-TIG焊接熔深增加机理

活性化氩弧焊(A-TIG)焊接方法与传统TIG焊相比,具有明显的熔深增加作用.模拟了Nimonic 263 A-TIG焊接流场温度场,并对试验与模拟焊缝形状进行了对比.结果表明,同一焊接电流下,与TIG焊缝相比,A-TIG焊缝的熔深较深而熔宽较小.随着焊接电流的增加或者焊接速度的降低,A-TIG焊缝熔深呈线性增加,且比TIG焊的熔深增加效果明显.通过分析流体流动方式,进一步推测了A-TIG熔深增加机理:熔池内液体流动方式是熔深增加的主要原因,熔池中心处液体的流速明显高于熔池边缘,中心由外向内的环流为熔池内液体流动的主导方向.这个方向的环流将高温液体带到熔池底部,使熔池底部的熔化速度较熔池边缘有了明显的增加,且随着焊接电流的增加,熔深增加效果也不断提高.     

搅拌摩擦焊应用及焊接设备简介

介绍了搅拌摩擦焊的工艺过程，分析了搅拌摩擦焊焊缝及焊接过程的优缺点。对搅拌摩擦焊的应用和常用搅拌摩擦焊设备作了简要的描述。     

焊接机器人在铁路减振器焊接中的应用

介绍了焊接机器人在铁路减振器外筒和吊耳焊接中的应用。机器人焊接过程中焊接参数,如焊接电流、电弧电压、焊接速度及焊丝伸出长度可保持较小的变化。工件装夹和定位是由夹紧装置自动完成,机器人控制系统在检测到定位传感器反馈控制信号后才开始焊接,减少了人为因素对减振器焊接质量的影响。焊接夹具设计在焊接机器人焊接系统中显得非常重要,焊接夹具的设计制造水平直接影响焊接质量、生产效率和制造成本。对焊接机器人工作站的组成及特点、焊接夹具设计及柔性化结构的实现作了详细的叙述。     

船用钢结构的激光焊接以及激光-MAG复合焊接

讨论了激光焊接和激光-MAG激光复合焊接技术及其在造船业中的最新进展,简要对比了带筋壁板结构的激光焊接特点和激光-MAG复合焊接的特点,并介绍了TWI在造船业采用激光焊接技术的研究进展.研究显示,使用光纤传输的Nd:YAG激光在造船业筋板结构焊接中有较大潜力.相对于激光焊接而言,激光-MAG复合焊接制造带筋铜结构有几个方面的优点:焊缝成形好,焊接生产率高,装配间隙的容许偏差较大.在焊接过程中,监测传感器有助于探测诱发焊接缺陷产生的各种因素.     

精密逆变电阻点焊的应用

首先介绍了精密逆变电阻点焊机系统，包括系统的组成，特点，然后介绍几种典型工件的焊接工艺，结果表明，这种焊机在精密零件 的电阻点焊中有其独持的工艺优势，有很好的推广应用价值。