等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟

建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型，以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况．综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化／凝固相变潜热等对熔池温度场的影响．采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析，利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型，得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况．模拟结果表明，随焊接电流的增大和焊接速度的减小，熔池体积增加，熔宽和热影响区都增大．试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性．     

典型材料点焊时表面接触规律的研究

针对低碳钢和铝合金这2种典型伯材料,采用弹塑性力学模型对其在点焊中各接触表面上的接触规律进行了定量化分析与计算。结果表明,在点焊条件下,压力、温度和材料强度及弹性模量是影响接触率的主要因素,而表面粗糙度的影响基本可以忽略,通过对这2种典型材料接触规律的研究还可以得出,点焊时采用“软电极＋硬工件”是较好的配合方式。     

基于GBDT算法的Fe-36Ni/304L搭接接头特征尺寸及性能预测

Fe-36Ni合金和304L奥氏体不锈钢是制备新一代液化天然气(LNG)船液舱围护系统的主要材料,由这两种材料焊接而成的复合结构是组成液舱围护系统的重要部分,因此研究Fe-36Ni/304L异种合金的焊接工艺及接头特征尺寸和力学性能预测具有重要意义.开展了Fe-36Ni/304L异种合金搭接脉冲钨极惰性气体保护焊(GTAW)立焊工艺研究,探索了脉冲焊接参数对接头宏观成形与拉伸性能的影响规律.根据Fe-36Ni和304L异种合金薄板搭接的脉冲GTAW试验结果,研究了焊接参数(峰值电流、基值电流、占空比、脉冲频率和焊接速度)与接头特征尺寸L(下板焊缝宽度)、P(下板焊缝熔深)、R(焊缝根部到焊缝表面的最短距离,即最小熔合半径)及拉伸最大承载力的关系.建立了基于梯度提升决策树(GBDT)算法的接头特征尺寸及性能预测模型,并研究了各焊接参数对特征尺寸和力学性能的影响程度.结果表明:Fe-36Ni/304L异种合金搭接脉冲GTAW立焊接头特征尺寸L和P主要与峰值电流、占空比和焊接速度相关,随着峰值电流和占空比的增加,L和P也随之增加;随着焊接速度降低,L和P随之增加.特征尺寸R主要与占空比和脉冲...     

基于数学形态学的焊缝图像边缘提取

焊缝图像的边缘提取是实现焊缝视觉跟踪的一个重要环节.用抗噪膨胀腐蚀型形态学算子对单边V型坡口横焊焊缝二值图像进行了边缘提取,并与传统的Roberts算子、Sobel算子、Canny算子、LOG算予以及典型的形态学腐蚀算子、膨胀算子和膨胀腐蚀算子的边缘提取效果进行了对比.结果表明,抗噪膨胀腐蚀型算子具有非常强的抗噪性,可以有效地提取出焊缝图像边缘,更利于后续的焊缝特征点提取.     

J形坡口焊接机器人运动控制系统设计

核电压力容器的焊接制造中,半球形封头与圆管相贯形成空间曲线J形坡口焊缝,通用焊接机器人难以满足焊接要求.针对研发的悬挂式J形坡口专用焊接机器人,设计开发了机器人运动控制系统.介绍了机器人机械结构特点及运动控制算法.机器人控制系统核心采用工业控制计算机(IPC)与DMC数字运动控制器,交流伺服电机为执行端,利用三级控制结构实现作业管理,组织各轴协同运动完成焊接作业.进行了空间曲线J形坡口焊缝焊接实验.实验结果表明,设计开发的运动控制系统能够很好地控制机器人各轴协同运动,满足空间曲线J形坡口焊缝的焊接需求,可以提高核电压力容器焊接制造的自动化水平.     

基于UG的弧焊机器人模型装配与运动仿真

采用UGNX4．0系统对日本安川电机株式会社生产的MOTOMAN—HP6型弧焊机器人进行了整体的模型装配,并建立了三维运动仿真模型．运用UG／OPENAPI提供的二次开发函数,采用VC＋＋6．0进行编程的方法,建立了连杆坐标系下的弧焊机器人运动学模型．阐述了弧焊机器人模型的建立方法、装配方式以及运动仿真,从而为Unigraphics（UG）环境下的离线编程技术打下了良好的基础．     

基于支持向量机的J型坡口接头相贯线检测

摘要： 针对核电压力容器中J型坡口焊缝的自动化焊接,应用图像处理技术,结合支持向量机(SVM)分类器,研究了核电压力容器封头与圆管相贯线检测算法. 以颜色矩特征和灰度共生矩阵特征组合作为特征向量,利用SVM对图像进行分类,结合滑块机制和投票机制可以生成相贯线区域高亮的二值图像,利用二次曲线对二值图像中最大轮廓进行拟合,获取相贯线的准确位置. 结果表明：算法具有较高的鲁棒性和实时性,SVM分类器准确率达到95.6%,每幅图像处理时间在170 ms以内.     

基于ANSYS二次开发的焊接温度场前处理系统

要:针对大型应用软件ANSYS在进行有限元分析时存在重复建模缺点,基于VC与ANSYS的参数化设计语言APDL,对有限元前处理部分进行二次开发,编制出了管道焊接结构温度场的前处理系统.该系统封装了多种管道焊接结构建模以及不同焊接工艺的温度场分析过程的参数化命令流模板.通过友好直观的程序界面的操作,即可实现多种管道焊接结构的参数化建模、温度场数值模拟,从而提高了计算效率,保证了计算精度.并通过管道多层多道定位焊实例验证了该前处理系统的准确性及可用性.     

等离子鞘层在等离子弧焊中的应用

指出了尾焰电压和等离子云探针检测方法的本质，都是检测电弧的等离子焰，根据等离子体鞘层理论分析，用尾焰电压和等离子云探针检测等离子焰时，在金属检测板或金属探针表面附近将产生鞘层电压，相对于被焊工件为负电压值，鞘层电压与等离子体的温度及等离子体组分有关，动态平衡时，在金属检测板或金属探针表面的负电压值为一常量，可以根据公式计算该电压值，文中提出了一种无源探针检测等离子云的方法，该方法更加证明了等离子焰检测中等离子鞘层理论的重要性。     

铝合金连续点焊时电极烧损与焊点表面质量的变化规律

以实验为基础，深入分析了铝合金连续点焊条件下电极烧损的基本规律和特点，揭示了连续点焊过程中表面接触情况和焊点表面成型质量的变化规律，并分析了影响电极烧损的主要因素。结果表明，电极的烧损从一开始就存在，接触不均匀所导致的局部高温熔化是造成电极烧损的主要原因。