基于视觉的激光深熔焊匙孔检测及图像处理

匙孔的形状尺寸与熔透有着密切的联系,因而获取匙孔图像并提取出完整的匙孔边缘对于实现激光深熔焊的熔透控制具有重要的意义.通过构建的激光深熔焊同轴视觉检测系统,获得了完整清晰的匙孔图像,设计了高斯滤波器、增强算子,提出了先搜索匙孔中间部分边缘、而后搜索上部、下部边缘的搜索策略,很好地提取出了匙孔的边缘.     

焊接电流波形对波控短路过渡过程及焊缝形状尺寸的影响

利用电参数与熔滴过渡图像同步检测系统研究波控短路过渡CO2焊峰值燃弧电流Iap、基值燃弧电流Iab以及拖尾时间tw(由峰值燃弧电流切换到基值燃弧电流所用的时间)等电流波形参数对过渡过程和焊缝成形尺寸的影响。结果表明,燃弧时间随着峰值燃弧电流和拖尾时间的增大而增大;短路时间随着峰值燃弧电流的增大而缩短,不随拖尾时间的变化而变化。基值燃弧电流对短路时间和燃弧时间的影响不大。平均燃弧电流随着峰值燃弧电流的增大而减小,随着基值燃弧电流和尾拖时间的增大而增大。随着峰值燃弧电流的增大,熔宽增大,余高减小;而熔深则先减小后增大。基值燃弧电流和拖尾时间的增大均会使熔深和熔宽增大,余高减小。     

搅拌摩擦焊接产热传热过程与材料流动的数值模拟

搅拌摩擦焊接过程中的产热、传热与塑性材料流动行为直接决定了焊接接头的组织演变及力学性能。对这些物理现象开展数值模拟研究,对于深入理解搅拌摩擦焊接过程的物理机制和优化焊接工艺具有重要意义。本文综述了搅拌摩擦焊接过程产热、传热与材料流动数值模拟的国内外研究现状,指出了存在的主要问题。介绍了作者课题组近年来针对这些问题所开展的研究工作。根据搅拌头-工件界面上的受力特点,研发出了黏着系数和摩擦因数的测试-计算法,为提高数值模拟的精度奠定了基础。建立了针对复杂截面形状搅拌针的搅拌摩擦焊接过程数学模型,数值分析了3种典型搅拌头情况下焊接过程中的产热率、温度分布和塑性流动行为。建立了包含下压、停留、焊接及冷却4个阶段的搅拌摩擦焊接全过程的传热-流动耦合模型,模拟了焊接过程各阶段的产热、温度场和塑性材料流动的演变情况。在此基础上,对搅拌摩擦焊接过程数值模拟领域未来的发展趋势进行了展望,提出了下一步的研究重点。     

T形接头机器人GO2焊接过程实时监控

针对T形接头的机器人CO2焊接,建立了焊接过程的实时监控系统,对电弧传感器采集的焊接电参数信息实施在线处理与特征提取.构建焊接电流瞬时值标准差、峰度和变异系数的三维特征矢量,描述正常焊接过程与受到干扰的焊接过程之间的区别.将三维特征矢量作为模糊Kohonen聚类神经网络系统的输入,对焊接过程进行识别,为实时监控机器人CO2焊接过程奠定了基础.     

熔焊热过程与熔池行为数值模拟的研究进展

熔焊是目前机械制造业中应用最为广泛的材料连接技术。熔焊过程中的传热与熔池流动行为对于焊缝成形、接头微观组织与服役性能等起着决定性作用。准确地分析和计算熔焊热过程与熔池形态,对于焊接冶金分析、应力变形分析、过程控制及工艺优化等都具有十分重要的意义,也是使焊接工艺从定性走向定量分析、从经验走向科学的重要途径。对焊接电弧物理、熔滴过渡、熔池形态、高速焊接熔池传热与流动、等离子弧焊和激光焊接的小孔与熔池动态行为、激光-电弧复合热源焊接热过程的数值模拟研究现状与存在问题进行了评述,讨论了上述前沿领域的研究方向与发展趋势,旨在为实现熔焊工艺优化和过程控制提供理论依据。     

基于LabVIEW的熔滴过渡过程参数检测系统的方案设计

介绍了一种在LabVIEW平台下使用第3方数据采集卡开发虚拟仪器的实现方案．利用LabVIEW中的Queue技术简化了数据采集、显示与储存的编程．在此基础上，设计了GMAW-P焊接信号采集和分析系统，实现了熔滴过渡图像和电信号同步采集，并可时其进行在线和离线分析。     

焊丝成分对SiCp/6061 Al复合材料MIG焊焊缝组织及性能的影响

采用Al-Mg及Al-Si两种焊丝分别对SiCp/6061Al复合材料进行了MIG焊及脉冲MIG焊,利用光学显微镜、电子显微镜及MTS-810试验机对焊缝的组织及性能进行了分析.结果表明,采用Al-Mg焊丝焊接时,无论是MIG焊还是脉冲MIG焊,熔池中Al-SiC间的界面反应程度均较大,生成了较多的针状Al4C3,且Al4C3的尺寸较大.采用Al-Si焊丝时,MIG焊熔池中的界面反应程度显著降低,仅生成了少量尺寸较小的针状Al4C3;而采用Al-Si焊丝的脉冲MIG焊焊缝中没有发现针状Al4C3.同时,利用Al-Si焊丝可有效地防止焊缝熄弧处的宏观结晶裂纹.力学性能试验表明,采用同样焊丝时,脉冲MIG焊接头的强度及伸长率比MIG焊接头的高,而用Al-Si焊丝焊接的接头强度比用Al-Mg焊丝焊接的接头强度高.     

受控脉冲PAW过程小孔动态变化的数值模拟

受控脉冲穿孔等离子弧焊接(PAW)过程中,小孔形状随焊接电流动态变化,经历形成—长大—缩小—闭合的变化过程.本文在对受控脉冲PAW瞬态温度场进行数值模拟的基础上,通过分析焊接熔池表面的受力状态,建立了小孔形状的模型,考虑了盲孔(小孔深度小于工件厚度)和穿透小孔2类情况.对焊接熔池内三维小孔在一个脉冲周期内的变化过程进行了数值计算.进行了受控脉冲PAW工艺实验,验证了穿孔持续时间的数值分析结果.     

轻金属材料激光+GMAW复合热源焊接机理的研究进展

激光+GMAW复合热源焊接是近几年在国际上得到迅速发展和应用的焊接前沿新技术,是轻金属材料优质高效连接的最佳熔焊工艺.但对其内在的物理特征及其基础理论和关键技术问题还缺乏深入的研究.文中分析了激光+GMAW复合热源焊接在国内外的研究现状,并在此基础上根据作者已进行的研究,提出了当前应当重点深入研究的几个关键科学和技术问题,如激光与电弧的能量耦合机制、激光对弧焊熔滴过渡的作用机制、复合热源焊接熔池内的传热与传质、复合热源焊接冶金、焊接接头的应力-应变场与变形控制规律等.最后指出数值模拟是轻金属材料复合热源焊接基础研究的重要手段.     

Suppressing of humping bead using an external magnetic field in high-speed gas metal arc welding

During high-speed gas metal arc welding （GMAW）, the backward flowing molten jet with high momentum in the weld pool is considered to be responsible for the occurrence of humping bead. To suppress humping bead, an electromagnetic device is developed and coupled with the welding system. By adjusting the conditions of external magnetic field, forward electromagnetic force is obtained to reduce the momentum of the backward flow of molten metal in weld pool. Consequently, the humping bead can be suppressed by adjusting the external magnetic field. Bead-on-plate welding experiment was conducted on mild steel plates, and the influence of magnetic flux density on the arc deflection angle and weld bead quality is investigated. It is found that external magnetic field can remarkably adjust the momentum of backward flow jet and significantly improve the quality of weld bead.