烟苗移栽扣杯装置关键机构分析与试验

为解决烟农在进行烟苗"杯罩式小苗井窖"移栽扣杯时出现效率低、劳动强度大、经济效益低等问题,设计研制一种烟苗移栽扣杯装置。为验证烟苗移栽扣杯装置设计的合理性和实用性,分析该装置的基本结构和工作原理,运用Solidworks建立参数化结构模型;导槽是烟苗移栽扣杯装置的关键机构,利用有限元仿真软件对导槽进行静应力及模态分析,得到导槽的应力云图及前6阶的振动变形云图;研制样机进行田间试验,结果表明:烟苗移栽扣杯装置能够有效的避免烟农弯腰劳作、降低烟农扣杯的劳动强度,提高扣杯效率约47%,操作简单、实用性强,值得应用和推广。     

高强镀锌钢激光填粉焊接工艺试验研究

为了研究高强镀锌钢激光填粉焊接工艺,采用正交实验法优化了激光功率、焊接速度、离焦量等焊接工艺参量。结果表明,激光填粉焊接速率过低时,焊缝易于产生熔质堆积和焊接孔洞;增大离焦量可实现粉末的有效利用;装配间隙为0.25mm(母材厚度的31%)时,高强镀锌钢激光填粉焊接的最佳工艺参量为激光功率1500W,焊接速率30mm/s,离焦量12mm,此时,焊缝表面成形良好,其拉伸试验断裂产生在母材。     

钛合金薄板激光对接焊温度场的数值模拟

为了分析激光对接焊TC4钛合金薄板的焊接过程,以ANSYS软件为平台采用有限单元法建立了非线性瞬态热传导模型,模拟计算了焊接时的3维瞬态温度场;数值模拟过程中考虑了材料热物理性能参量的温度依存性,并利用APDL语言编程实现了移动高斯分布面热源模型的加载。结果表明,激光焊接过程中的温度场由非稳态到稳态,最终呈现出流星状的稳定分布,焊缝附近等温线密集,焊缝的热影响区小;模拟得到的焊缝形状与试验获得的焊缝形状相吻合;模拟获得的400℃临界温度以上区域的尺寸范围为42.00mm10.56mm。该研究验证了模拟方法的正确性,为焊接保护装置设计提供了依据。     

基于辅助光源的光纤激光对接焊镀锌钢的在线同轴监测

搭建了一个有辅助光源的光纤激光焊接质量同轴监测系统,着重研究了激光对接焊镀锌钢时的质量监测。首先利用光谱仪采集了光纤激光焊接镀锌钢的等离子体光谱分布,实验结果表明波长在430～480 nm、620～650 nm之间等离子体辐射强度较大,所以采取在滤光系统中使用绿色波段滤波片(其中心波长为532 nm)降低焊接过程中产生的等离子体对焊接质量监测的干扰;其次为了更好的采集到清晰的焊接同轴图像,在激光焊接头一侧加入一个绿色光的LED点光源,通过调整LED点光源照射角度可以实现加大焊接区域亮度,使得采集的图像质量最优。     

高强镀锌钢激光填粉焊接工艺试验研究

为了研究高强镀锌钢激光填粉焊接工艺,采用正交实验法优化了激光功率、焊接速度、离焦量等焊接工艺参量。结果表明,激光填粉焊接速率过低时,焊缝易于产生熔质堆积和焊接孔洞;增大离焦量可实现粉末的有效利用;装配间隙为0.25mm（母材厚度的31%）时,高强镀锌钢激光填粉焊接的最佳工艺参量为激光功率1500W,焊接速率30mm/s,离焦量12mm,此时,焊缝表面成形良好,其拉伸试验断裂产生在母材。     

高强镀锌钢激光填粉焊接的粉末输送研究

激光填粉焊接是一种高柔性化焊接加工技术,能有效降低激光焊接装配精度。使用自行开发的侧向送粉装置,基于粉末分布密度与图像灰度的相关性,测量分析粉束截面的粉末分布密度和粉末输送的有效性,并开展高强镀锌钢光纤激光填粉焊接的焊接工艺性及接头性能的研究。结果表明,粉末落点是决定粉末利用率的关键因素。以45°侧向送粉时,有效输送率最高的粉末落点为–1.75 mm。粉末落点过于靠近或远离激光束时均不利于金属粉末有效熔入熔池。粉末落点为–4 mm时,粉末利用率最高。焊缝中心铜的质量分数随着送粉速度的降低而线性减小。填充粉末能明显提高焊缝表面质量,细化热影响区晶粒,提高焊缝组织性能,同时提高了激光焊接间隙裕度,降低工件对激光焊接装配精度的要求。     

基于Level-Set方法的小孔及熔池动态形成数值模拟

构建了激光深熔焊接三维混合态连续模型,模拟了固液界面过渡层的固、液态共存和熔池高于焊接表面的特征,并采用Level-Set方法追踪了气液界面的移动,计算得到了小孔和熔池的动态形成过程.结果表明,熔池在小孔前沿薄后沿厚,温度梯度在小孔前沿大后沿小,小孔及熔池前沿和后沿存在明显的非对称性;孔壁上蒸发的金属蒸气由孔壁流向小孔中轴线,且向孔外喷射;孔底吸收的激光功率密度最大,最高温度3700 K位于孔底,高于汽化温度567 K;小孔形成的初期阶段孔深的变化较快,但随着小孔深度的增加,孔深变化速率逐渐下降.