钛合金电子束焊缝熔凝区形状的人工神经网络模型

通过采用人工神经网络方法对TC4钛合金电子束焊缝熔凝区形状尺寸进行预测研究.在大量工艺试验的基础上,采集网络训练样本,并对训练样本和测试样本进行标准化,通过确定合适的人工神经网络模型、网络结构、网络算法以及网络训练次数,建立了从聚焦电流、电子束流和焊接速度到焊缝熔深、熔宽、正面焊缝宽度、深宽比、焊缝余高、钉头半角的BP网络映射模型.结果表明,网络的最大输出相对误差不超过5%,说明该网络具有较强的映射能力,能满足预测要求.     

电子束非穿透焊中束流品质对焊缝质量的影响

针对电子束非穿透焊接,通过工艺试验研究束流品质与焊缝内部质量之间的关系,发现影响非穿透焊中产生钉尖缺陷的主要因素是束流品质的下部宽度和峰值能量,并进行了理论分析。采用Design-Expert软件响应面分析法,建立束流品质与焊缝熔深之间的数学模型。     

聚焦电流对电子束填丝焊接焊缝几何特征的影响

通常情况下,电子束焊接工艺研究时将聚焦电流作为焦点位置的主要表征参数.电子束填丝焊接时,通过改变聚焦电流,可以控制束流的焦点位置.不同的焦点位置决定了束流到达工件表面时的能量分布,直接影响到焊丝及母材的熔凝状况,进而对电子束填丝焊接焊缝截面几何形状具有重要影响.通过改变聚焦电流、其余参数不变,能够得到聚焦电流与焊缝截面形状、焊缝横截面面积、熔深、表面熔宽、半熔深处熔宽、余高等焊缝截面几何参量之间的关系,对优化电子束填丝焊接工艺参数具有积极参考意义.     

丝束位向关系对电子束填丝堆焊焊缝成形的影响

对5种不同丝束空间位向关系下的焊接稳定性及焊缝成形特点进行了研究.结果表明,丝束空间位向关系通过影响焊接过程热量分配及焊丝熔化过渡特性,进而影响焊缝成形.自熔焊、丝束分离及丝束部分相交时,焊接过程稳定,焊缝成形良好,而丝遮挡束与非接触过渡条件下焊接过程不稳定,焊缝成形较差.熔深从大到小规律为自熔焊,丝束分离,丝束部分相交,丝遮挡束,非接触过渡丝束关系;除非接触过渡下的熔宽最小之外,其它关系下熔宽相当;余高从高到低规律为非接触过渡丝束关系,丝遮挡束,丝束分离,丝束部分相交,自熔焊.     

焊缝形貌对电子束焊接残余应力分布的影响

将焊缝截面形状简化为等腰梯形,利用ANSYS软件,采用变步长方法,开展了TC4钛合金板焊接残余应力的数值模拟.利用梯形中位线长度来控制焊缝体积,梯形的腰与竖直方向的夹角来控制焊缝形状,研究了焊缝体积和形状对焊接残余应力分布和大小的影响.结果表明,在焊缝体积不变的情况下,最大等效残余应力随焊缝锥度的增大而增大,并在θ＞6...     

焊缝形状对性能影响的层次分析法综合评价

通过选用适当的电子束焊接工艺,可得到四种不同形状的电子束焊缝,分别为钟罩形、漏斗形、楔形和钉形.对不同焊缝形状的电子束焊接接头进行了力学性能试验,并利用所建立的层次分析数学模型,综合评价了焊缝形状对力学性能的影响.结果表明,焊缝形状对接头的拉伸性能、疲劳性能和显微硬度有一定的影响.四种焊缝形状接头的综合性能层次分析法总...     

基于热场的铝合金电子束焊缝余高数值模拟

文中基于熔池凝固收缩和补缩理论开发了临界固相率与Niyama判据相结合的余高判据式程序,并采用它对20 mm厚2219高强铝合金未熔透电子束焊焊缝余高产生原因进行了模拟探索和试验验证. 结果表明,焊缝的中上部区域存在有大量凝固阶段未收缩的疏松间隙,这些间隙体积的存在导致了焊缝表面余高的形成. 通过计算和与试验件对比可知,模拟得到的余高尺寸和焊缝体积膨胀率误差分别在11%和23.67%左右,可见采用余高判据式程序能够对焊缝余高的产生进行合理地数值预测.     

电子束焊缝超声无损检测声场特性及回波特征

针对复杂结构的电子束环焊缝的检测问题,提出斜入射水浸聚焦超声C扫描成像的检测方法.研究了工件内二次焦点深度随轴向液程的变化关系,横波和纵波检测时缺陷波的识别问题,以及折射角和焦点张角对检测灵敏度的影响.结果表明,工件内二次焦点深度的试验测量值大于理论计算值,随着轴向液程的增加,测量值和计算值误差增大.利用横波检测根部未焊透缺陷,无表面回波干扰,缺陷波容易识别.在工件上声波入射面较小的情况下,焦点张角越小,检测灵敏度越高.     

基于明暗恢复形状的焊缝外形尺寸检测

通过CCD获得焊缝图像,再根据图像中的灰度变化来计算焊缝的外形尺寸,从而实现焊缝外形尺寸的自动化检测,大大的提高了检测效率。采用计算机视觉中明暗恢复形状(Shapo from shading,简称SPS)技术对焊缝图像进行处理,用迭代计算来实现该图像处理过程,并利用多分辩率等级结构来加速计算过程。试验表明,该方法使用设备简单、成本低、易于实现、计算精度高,为焊缝外形质量检测实现智能化和自动化奠定基础。     

基于视觉传感的电子束深熔焊焊缝表面成形的预测

基于视觉传感的方法,获得了钛合金电子束焊熔池图像．采用二值形态学图像处理算法对熔池图像进行了处理,得到了熔池的边缘,并在此基础上利用自己开发的一套熔宽提取程序实现了熔宽的准确提取．找到了熔宽的波动性与焊缝表面成形之间的对应关系,当熔宽波动较大时,表面成形较差,而当熔宽波动较小时,表面成形较好．经过分析,提出用变异系数C...     

组织不均匀性对TA15钛合金电子束焊焊接接头热影响区应变集中的影响

通过对TA15钛合金电子束焊焊接接头热影响区进行纳米压痕试验和小试样拉伸试验,结合基于组织的有限元模拟,研究了热影响区中α相和α'相不均匀性对热影响区应变集中的影响. 结果表明,α'相的屈服强度和加工硬化系数均高于α相,α'相是热影响区中较“硬”的组织,α相是热影响区中较“软”的组织,两种组织具有不同的力学性能,因此热影响区组织具有不均匀性. 组织不均匀性导致其细观应力应变分布不均匀,α'相承受较高的应力而α相有较大的应变,从而引起局部塑性变形的不协调,最终形成沿α相的塑性应变集中带.     

基于ANSYS的钛合金电子束焊缝形貌预测及验证

采用ANSYS有限元分析软件,建立了3mm厚TCA钛合金平板电子束焊接温度场的三维有限元数值计算模型,选取双椭球体热源模型作为热输入,考虑材料热物理性能参数随温度的变化,通过计算得到焊缝中心线上及附近各点的热循环曲线、熔池及焊缝截面形貌,并估算了焊缝宽度和热影响区宽度。最后用实验加以验证。通过对比分析,模拟和实验结果相吻合,证明有限元模型的准确性。     

Prediction of weld appearance of electron beam deep pene- tration welding based on visual sensing

Basing on visual sensing method, the electron beam welding molten pool image of titanium alloy was obtained. The binary morphological image processing algorithm was used to process the molten pool imag...     

焊缝变形的研究

针对焊缝处在焊接过程中因产生大量残余应力而引起的板料发生塑性变形,提出一种基于数字图像的非接触在线测量焊接变形的方法,综合运用数字图像相关技术和双目视觉技术,全程跟踪测量焊缝处关键点,获取变形规律。此方法对研究焊接变形机理有重要的指导意义。     

Shape Character of Fusion-solidification Zone of EBW Joints for Titanium Alloy

Shape character of fusion-solidification zone of electron beam welding (EBW) joints was studied for TC4 alloy.Four typical shapes of the fusion-solidification zone were gained by appropriate welding processes.The shapes and dimensions of the fusion-solidification zone of TC4 titanium joints were apparently influenced by processing parameters,focusing state and power density distribution.Based on the analyses of processing parameters,focusing state and power density distribution,the integrated parameters of n1 and n2 were put forward,which represented the distribution and intensity of electron beam energy.And a series of the formulations are developed to predict the shape of fusion-solidification zone by the processing parameters.     

镁合金真空电子束深熔焊接及焊缝成形数值模拟

对10mmAZ61镁合金板材进行了真空电子束深熔焊接数值模拟研究.考虑到焊接过程中高温金属蒸气等离子体的热效应及真空电子束焊接"匙孔"深熔热效应特征,建立了高斯面热源与双椭球体热源复合的移动热源模型,采用数值模拟的方法研究了镁合金真空电子束焊接温度循环特征及不同焊接工艺对焊缝成形的影响.结果表明,建立的复合热源模型能够获得电子束深熔焊接的效果,并可模拟不同焊接工艺下的温度场分布与电子束热源作用下的焊缝成形,这也证明了该模型在AZ61镁合金电子束平板焊接的热效应模拟中有较好的适用性.     

电子束焊接铝合金焊缝表面成形表征量

基于图像传感方法,研究了铝合金电子束焊接过程特征区域LR(后长)和W(宽)的变化情况,通过分析LR和W的波动性与焊缝表面成形之间的对应关系,确定了电子束焊接铝合金焊缝表面成形表征量.结果表明,vRL(LR的变异系数)和vW(W的变异系数)均可表征焊缝表面成形.vRL是从焊接熔池运动变化的因变量角度进行表征,而vW是从焊接熔池运动变化的自变量角度实现表征,但二者的表征效果相同.     

活性剂对GH4169薄板电子束焊接焊缝成形的影响

选用镍基高温合金GH4169进行试验,分析了不同种类活性剂对焊缝成形的影响规律,发现添加不同的氧化物对焊缝表面成形、熔深均有影响,而添加氟化物却影响不大.在此基础上,进行配比和优化,得到了能改善焊缝成形,提高表面质量的电子束焊活性焊剂.分析活性剂改善电子束焊接焊缝成形的原因,认为添加活性剂改变了熔池内部的表面张力梯度,从而影响了熔池的流动方式,形成了窄而深、表面成形较好的焊缝.结果表明,活性剂电子束焊接能改善焊缝表面成形,并可进一步消除咬边等表面缺陷,这对薄板的电子束焊接技术很有帮助.     

钟罩型电子束焊接接头的疲劳寿命分析

利用MSC公司的系列软件,模拟试验加载条件,将TC4钛合金钟罩型电子束焊接试件划分成焊缝、热影响区和母材3个区域,同时考虑热影响区材料强度的梯度分布,建立有限元模型,详细分析了焊件中的应力和疲劳寿命分布,沿不同观察路径考察了应力分布的规律,并将疲劳寿命分析结果与试验结果进行了比较.结果表明,焊缝对焊件的受力分布有明显影...     

复杂结构电子束焊缝超声无损评价

采用超声C扫描成像方法检测了复杂结构电子束焊缝.根据这类焊接结构的特点,采用模拟试件,代替真实试件,简化了试验条件.着重分析了大深宽比工件内超声的传播特性,在此基础上,经反复试验研制了聚焦效果较好的声透镜,将声透镜应用于平探头上进行检测试验,为了验证检测结果的可靠性,对试件上典型位置进行了破坏性试验分析.结果表明:自制探头的检测灵敏度较高,超声检测结果与界面缺陷分布情况具有较好的一致性,说明超声C扫描成像检测方法是电子束焊缝质量评价的有效手段.