高频复合双钨极氩弧焊电源研制

提出了一种优质高效低耗的新型非熔化极高频复合双钨极氩弧焊方法,并研制出新型高频复合双钨极氩弧焊电源,能同时输出两路电流波形:一路为高频方波脉冲电流,脉冲频率0～80 kHz,脉冲基值0～300 A,峰值0～400 A,占空比0～100%,电流变化率大于50A/μs;另外一路为变极性方波脉冲电流,频率0～100 Hz,电流幅值0～500 A,占空比0～100%,电流变化率300 A/ms。采用并联结构的主电路拓扑及DSP+SG3525A的模数混合控制系统,通过软件编程实现焊接电流给定信号与PWM信号的同步输出,可实现高频方波脉冲电流和变极性方波脉冲电流的同时输出。测试结果表明,设计的高频复合双钨极氩弧焊电源达到了预期设计目标。     

口腔修复用铸造钴铬合金等离子焊接工艺研究

试验研究了钻铬合金口腔修复材料微束等离子弧焊的可行性。焊接过程电弧稳定，焊接接头熔合良好，未见裂纹、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。力学性能与显微组织分析表明：焊缝与母材均为铸态的树枝状晶粒，几乎无焊接热影响区，接头成分均匀，焊缝与母材强度基本一致。微束等离子弧焊在口腔材料修复领域具有很好的应用前景。     

MAG焊熔池图像特征及可用信息分析

针对MAG焊焊接过程的特点,采用被动式视觉传感的方式,利用近红外CCD摄像机,配合1064nm窄带滤光片和0.1%中性减光片组成的复合滤光系统,很好地排除了弧光的干扰,采集到大量高清晰的MAG焊短路过渡、射滴过渡、射流过渡熔池图像.利用数字图像处理技术对熔池图像进行图像处理,并提取出反映焊接质量的图像特征信息.对于单幅熔池图像进行了灰度分析,并提取了三条熔池图像等值轮廓线;对于连续多帧熔池图像,提出了利用熔池图像差影检测和熔池图像平均灰度来研究MAG焊焊接过程的新思路,为熔化极气体保护焊焊接过程质量控制奠定了基础.     

基于网络的焊接工艺信息发布平台的建立

针对焊接制造过程异地、异构数据管理和处理困难的问题,提出了焊接信息远程监测系统整体方案,规划了具体的功能模块,设计并组装了焊接参数采集的硬件电路,结合产品、部件焊缝、焊接设备、施焊人员和组织等相关管理信息,设计了依据不同设备和通道的参数采集模式,开发了相应焊接过程参数采集软件模块,实现了部件焊缝层道规范(电压、电流)参数的采集,并以波形图的显示与存储.基于关系数据库,分析并实现了系统数据的实体关系.设计完成了基于B/S模式焊接过程参数及相关信息网络发布系统.     

焊接坡口特征设计与焊缝特征提取方法

分析了数字化CAD/CAPP/ROBOTICS集成焊接对焊接坡口设计的要求,设计了满足在设计环境和工艺规划环境双向数据流动和共享的焊接坡口特征设计的总体方案,提出了基于坡口特征库的典型焊接坡口造型和改进的基于CAD/CAM平台二次开发程序驱动的通用焊接坡口特征造型实现方法,给出了基于坡口特征设计解决坡口信息提取及焊缝特征识别与提取的方法,并实例验证了坡口特征造型方法的正确性.     

牙科用钴铬合金的微束等离子焊接研究

探讨了以手工方式进行铸造钴铬合金口腔修复材料微束等离子电弧焊的可行性，试验过程电弧燃烧稳定，焊接接头充分熔透，母材与焊接连接良好，未见气孔，裂纹等缺陷。显微组织显示：焊缝与母材均为铸态的树枝状晶粒，几乎无焊接热影响区，焊接接头的电子能谱成分扫描、机械性能、显微硬度测试显示，接头成分均匀，焊缝与母材强度相当，微束等离子焊在口腔修复领域的应用前景明显优于其他熔化焊接方法。     

镀铬层表面等离子束流加热区视觉信息检测试验

论述了视觉传感技术的特点和研究现状。针对镀铬层固态表面传热及光路特点，选取了普通CCD摄像机，利用固态表面对电弧的反射光和加热工件自身的辐射光，在近红外波段取像的视觉采集方法。结合近红外光谱特点和CCD摄像机的光谱响应度变化趋势，在980nm波长的窗口区域提取到了清晰的视觉图像。分析了镀铬层固态表面等离子束流加热区图像的成像机理，在对加热区图像特征进行分析的基础上对图像进行了处理，提取出了有效信息。     

铝合金双面同步平-仰焊接头成形机理与力学性能

采用双面同步平-仰焊工艺,对8 mm厚5083铝合金进行试验研究,分析了熔池的成形机理,并测试了接头的力学性能.结果表明,工件熔透时形成“公共熔池”,当破坏力大于维持力时,熔池液面下凹,下凹程度随热输入的增大而增大,弯曲液面产生附加压力,压力值与液面的凹陷程度成正比,最终熔池受力达到平衡,形成上凹下凸的“倒拱桥”形接头;双面同步平-仰焊的熔化效率达到了17.29%,远高于单面弧焊的2.20%;接头的平均抗拉强度与断后伸长率分别为275.14 MPa和14.73%,达到母材的90.70%和53.18%.     

基于CMT增材成形的焊接摆动及道间偏移研究

以基于CMT增材成形的焊道与焊层为研究对象,引入了焊接摆动,分析了摆动幅度对焊道精度的影响;建立了焊道搭接模型,分析了焊道间偏移量对焊道成形的影响。结果表明:在其他工艺条件不变的情况下,加入适当的焊接摆动,可以提高熔池的流动性,降低焊道的高度,增加焊道的宽度,扩大焊道的铺展,提高焊接的精度;加大摆动幅度,焊道的宽度增大,焊道表面的接触面变大,熔池冷却过程中散热的速度变快,组织中铁素体减少,贝氏体增多;在理想状态下,最优偏移量L_0=2M/3+N/3(其中,M为焊宽,N为摆宽);在实际搭接条件下,焊道间偏移量稍小于理想最优偏移量时,约L=0.9L0时,焊道间成形最佳。     

异种钛合金协同送丝等离子增材制造试验

采用双丝协同等离子增材系统实现了TC4-TA2异种钛合金的增材成形,期望制备的增材构件具有良好的沉积形貌及优异的力学性能. 采用了体视显微镜、扫描电镜、EDS、XRD、拉伸及硬度等测试方法分析其组织及性能. 结果表明,增材构件中存在两种微观组织形态,即分布在沉积层交界处的α相集束组织和分布在沉积层中心的α + β相片层组织. 构件在竖直和水平方向上的抗拉强度分别为998和1 037 MPa,断后伸长率为9.2%和5.7%,断裂呈现为脆性解理断裂. 试验结果证明,等离子增材制造技术能够实现异种钛合金协同增材成形.