基于视觉传感的电子束深熔焊熔透点的判别

基于视觉传感的方法,对钛合金电子束焊熔池表面特征量进行了提取.结果表明,当焊缝从未熔透向熔透状态过渡时,熔池宽度和熔池长度均明显减小,其中以熔池宽度的减小尤为显著.因此,选择熔宽作为判断熔透点的特征量.经分析熔宽可以作为熔透特征量,用于监测焊接过程中熔深状态的改变,为钛合金电子束焊熔透控制提供了一种有效途径.     

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.     

铝合金电子束焊接特征区域特征参数的确定

根据电子束焊接过程的特点,建立了一套无辅助光源图像传感系统,采集了铝合金电子束焊接过程图像;设计了铝合金电子束焊接过程图像处理算法,提取出了预先定义的图像特征区域参数,并对提取出的原始数据进行了低通滤波,得到整个焊接过程的特征参数分布曲线;计算丁特征参数FL（前长)和W(宽)的比值,并对二者进行了相关性分析。研究结果表明,铝合金电子束焊接过程中FL和W的变化规律基本相同,在表征特征区域前半部分对,可以选择FL和W中的任一个。     

大功率光纤激光焊熔透状态模糊聚类识别方法

熔透是评价激光焊接质量的重要因素,但在焊接过程中难以直接检测熔透状态.以大功率光纤激光焊接304不锈钢紧密对接焊缝为试验对象,研究一种基于熔池红外热像的熔透状态识别方法.采用红外摄像机摄取焊接区域熔池动态图像,提取熔池特征量,应用模糊聚类算法分析熔池特征量与熔透状态之间的关系,使用模糊C-均值（FCM）和Gustafson-Kessel（GK）两种模糊聚类法建立熔透状态识别模型.激光焊接试验结果表明,熔池表征与熔透状态之间存在密切关联,通过GK模糊聚类算法建立的模型对熔透状态能达到78%以上的识别率,为大功率光纤激光焊接过程熔透状态的识别和控制提供试验依据.     

真空电子束深熔透焊接原理浅析

分析了真空电子束深熔透焊接机理,在电子束焊接能量分配传热模型的基础上,阐明了深熔透焊接的熔池流动行为和熔质密度分布情况,为燃气轮机压气机静叶环真空电子束焊接试验和实际生产提供了强有力的理论依据。     

电子束焊接5A06铝合金接头Mg元素蒸发烧损行为分析

研究了5A06铝合金电子束焊接后熔池内Mg元素的分布及其对焊缝硬度的影响,并分析了焊接工艺参数对Mg元素烧损行为的影响.结果表明,在接头区域随着熔深的增加,Mg元素含量增加,即烧损程度减小,同时显微硬度增大;随着加速电压和束流的增加,熔深增加,Mg元素烧损率降低;随着焊接速度增加,Mg元素烧损率降低,熔深却减小.为减小Mg元素烧损,在电子束焊时可适当增加焊接的加速电压与束流、加快焊接速度.     

基于熔池视觉特征的铝合金双丝焊熔透识别

熔透是焊接质量的重要评价指标之一,铝合金对焊接工艺敏感性较高,容易出现熔透不均匀情况.试验利用近红外视觉传感方法获取了铝合金单面焊双面成形焊接过程中未熔透、熔透和过熔透三种情况下的清晰熔池图像,通过图像处理获得了准确的熔池轮廓,定义并提取了熔宽、半长、面积、周长和抛物线系数等能反映熔透状态的熔池特征参数,建立了基于BP神经网络的铝合金双丝焊熔透识别模型.结果表明,5-13-3结构的BP神经网络对熔透状态识别的正确率最高,达到89.05%.     

CO2激光焊接的同轴检测与熔透控制(Ⅱ)熔透状态同轴光信号的频域分析

利用CO2激光深熔焊等离子体光信号的同轴检测系统,提出了频谱重心的概念井以此来分析等离子体光信号的频谱特性,研究了平扳焊接时对应适度熔透状态时同轴光信号的顿域特征。结果表明,随激光功率增加或焊接速度减小,当焊接熔透状态从“适度熔透(小孔透)”变化到“仅熔池透”时对应2～6kHz段频谱重心位置向上(高额)跳变。     

电子束焊接深熔产生机理的研究现状与发展

综述了电子束焊接深熔产生机理的研究进展，从能量分配传热模型、空腔力学行为、熔深计算、电子束聚焦与深熔等方面简要归纳分析了电子束深熔过程产生机理的研究现状，解释了一些电子束焊接瞬态特征以及提出的各种有关电子束深熔焊接物理模型，并对电子束焊深熔机理需进一步开展的研究工作做了展望。     

铝合金电子束焊接技术

铝合金因其良好的性能在航空航天、交通工具、机械制造等领获得了广泛应用,其焊接性限制了铝合金的进一步应用和发展.电子束焊因其熔透性高、接头性能优良等优点成为铝合金焊接的重要方法之一.简述了电子束焊接的基本原理和特点,综述了铝合金电子来焊在工艺、接头组织性能、接头缺陷预测和有限元数值模拟技术等方面的研究工作,展望了铝合金电...     

铝合金先进焊接工艺

介绍了铝合金焊接的几种先进工艺：搅拌摩擦焊、激光焊、激光-电弧复合焊、电子束焊。针对于焊接性不好和曾认为不可焊接的合金提出了有效的解决方法，几种工艺均具有优越性，并可对厚板铝合金进行焊接。     

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.     

铝合金厚板激光扫描填丝焊接气孔抑制

为减少大厚板5A06铝合金激光焊接缺陷,提高焊接过程稳定性,采用激光光束以一定方式运动的扫描焊接的新焊接方法,研究了激光束不同的运动轨迹、幅度、频率对铝合金激光深熔焊接焊缝气孔率的影响,并在焊接坡口设计优化基础上应用窄间隙扫描激光填丝焊接技术进行130 mm厚5A06铝合金焊接试验. 结果表明,采用圆形扫描方式,当激光光束的扫描幅度大于1 mm,扫描频率选择最高频率附近时,能够大幅降低焊缝气孔率;采用窄间隙激光扫描填丝的焊接方法,获得了焊缝平均气孔率1%,无侧壁未熔合、层间未熔合、裂纹等焊接缺陷的130 mm厚5A06铝合金优质焊接接头.     

Electron beam welding of precipitation hardened CuCrZr alloy: Modeling and experimentation

In order to maintain the structural consistency during the welding of precipitation hardened copper− chromium−zirconium (PH-CuCrZr) alloy components, electron beam welding (EBW) process was employed. Experimental study and numerical modeling of EBW process during welding of PH-CuCrZr alloy components were carried out. A 3D finite element model was developed to predict the output responses (bead penetration and bead width) as a function of EBW input parameters (beam current, acceleration voltage and weld speed). A combined circular and conical source with Gaussian heat distribution was used to model the deep penetration characteristic of the EBW process. Numerical modeling was carried out by developing user defined function in Ansys software. Numerical predictions were compared with the experimental results which had a good agreement with each other. The developed model can be used for parametric study in wide range of problems involving complex geometries which are to be welded using EBW process. The present work illustrates that the input current with a contribution of 44.56% and 81.13% is the most significant input parameter for the bead penetration and bead width, respectively.     

铝合金中厚板高功率激光搅拌焊气孔缺陷工艺调控

高功率激光焊接为铝合金中厚板高质高效焊接提供了有效手段,然而面临焊缝气孔多发的问题. 文中开展了铝合金中厚板高功率激光搅拌焊接气孔缺陷的工艺调控研究,阐明了搅拌振幅和搅拌频率对接头气孔率的影响,并提出了工艺参数优化方法. 结果表明,搅拌振幅主要影响光束运动轨迹横向分布和小孔开口面积;搅拌频率主要影响激光光束运动速度和对后方熔池的搅拌次数;搅拌振幅和频率越大,气孔抑制效果越明显,但焊缝熔深难以满足应用要求;通过控制光束运动轨迹和能量密度,可以实现工艺参数的设计,获得大熔深、少气孔的最佳工艺区间,最终得到熔深高达6.4 mm的少气孔焊接接头.     

镀Zn钢-6016铝合金异种金属的激光熔钎焊及数值模拟

熔钎焊是抑制或减少钢/铝异种金属激光焊接过程中FeAl脆性金属间化合物产生的有效工艺方法。采用光纤激光器,不添加任何钎料,对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用MATLAB软件,针对焊接过程的实际情况,在一定的基本假设下建立准稳态下钢/铝异种金属激光焊接熔池形状的数学模型,基于准稳态形状控制方程数值计算获得的熔池几何形状分布,结合试验来调整焊接工艺参数,获得最佳焊接成形,利用卧式金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等手段研究焊接接头各区域的金相组织、主要元素分布与物相组成。结果表明:焊接激光束照射搭接在钢板上的铝板对接焊缝时,焊接功率和焊接速度对熔池几何形状的影响较大,随着激光功率的增大,熔深增加;而随着焊接速度的增加,熔深却变浅。当焊接功率为1 600~1 800 W、焊接速度v=30 mm/s、离焦量D=0 mm时,焊缝成形性良好,无明显裂纹、气孔等缺陷,焊接接头区域存在一个台阶状结构,在平台区域,钢/铝两钟金属存在明显的界限,界面结合依靠液态的铝在钢母材表面上的润湿、填充和铺展等作用;下凹区域,钢/铝熔合较好,Fe和Al元素的混合区宽度较大,未形成明显的FeAl脆性金属间化合物,Fe和Al的热扩散是该区域界面结合的主要原因。     

2A14高强铝合金电子束焊接头缺陷分析

研究了2A14铝合金在电子束焊接中的主要缺陷,分析了焊接缺陷的形貌特点、形成原因和控制措施,为铝合金电子束焊接接头质量的提高提供了依据.结果表明,在铝合金电子束焊接头中的裂纹为结晶裂纹,增加电子束流搅拌以减少成分偏析,细化组织可减少裂纹的产生;彻底清除氧化膜、增加扫描频率、实施焊后重熔均可有效地减少焊缝气孔的产生;焊后重熔和增加搅拌同样对焊缝内的根部缩孔有一定的改善作用;在焊接结构上采取适当措施解决焊缝下榻;焊接接头的软化通过焊后热处理得到明显改善.     

7075铝合金电子束焊接温度场数值模拟

针对航空航天业中应用较广的7075铝合金,采用ANSYS有限元软件,按照划分单元、逐次计算并逼近真实值的近似计算方法,对该合金电子束焊接的热过程进行了计算机数值模拟的可行性研究.结果表明,7075铝合金电子束焊接过程中焊接热输入较大,焊缝较窄,熔深大.通过验证,用有限元数值模拟方法得到的焊接及热处理温度场分布规律与实测温度值基本一致.     

Determination of welding speed in electron beam welding of thick components with continuous penetration

An improved method for calculating the minimum permissible electron beam welding (EBW) speed with continuous penetration is described. Calculations are carried out to construct nomograms for determining the welding speed in relation to the thickness of the welded joint and the width of the vapour-gas channel for 40Kh13 steel, 5V titanium alloy and D16 aluminium alloy. To confirm the efficiency of the proposed method, the results of experiments with EBW with continuous penetration at different welding speeds are presented.