微束等离子焊接电弧光学特征的试验研究

在大量试验的基础上,给出了超小电流微束等离子焊接电弧形态特征及光谱的频域测试结果.根据试验结果可以看出,焊接电弧形态变化取决于焊接参数的变化,谱线的波长范围在750~850 nm;微束等离子焊接电弧光谱分布并不随焊接规范的变化而变化.但是,随着焊接电流强度的增加,电弧中出现近紫外线谱线.     

纵向磁场作用下的钨极氩弧焊电弧温度场

通过采集钨极氩弧焊电孤单色图像,采用Fowler-Milne法得到了纵向磁场作用下的电弧温度场,研究了磁感应强度、焊接电流和弧长对电弧温度场的影响.结果表明:在纵向磁场作用下,电弧温度整体降低,电孤体下部出现低温腔;电孤温度场受磁感应强度、焊接电流及弧长的影响.结合电弧图像及温度场在纵向磁场作用下的变化规律,对纵向磁场作用下电弧的演变过程进行了描述:随着磁感应强度增大,在洛仑兹力与自磁收缩力的共同作用下电弧出现先扩张后收缩的现象;随着弧长变长,低温腔变大,阳极附近电孤中心温度变低,且温度半径变大;随着焊接电流的增大,电孤作用半径及电弧的温度半径变大.     

用TV摄象机对脉冲焊接电弧长度的采样控制

本文研究了用图象处理方法对脉冲焊接电弧长度进行计测和控制的问题。研究中使用了由个人微计算机、图象处理装置及焊接机器人构成的正规视觉机器人,对弧长进行计测控制,以提高焊接质量。该系统以弧长作为操作量,改变每个周期的脉冲峰值电流的宽度,以达到对焊接弧长控制的目的。系统反应灵敏,弧长稳定,焊接质量好。     

钨极氩弧焊温度场三维动态模拟及红外测温

焊件温度场快速加热和冷却过程中的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件,文中建立了电弧运动下的三维焊接温度场的动态有限元计算模型,利用有限元分析软件Ansys编制了APD I程序,针对铝合金钨极氩弧焊焊接动态过程进行了模拟仿真.采用双椭圆热源模型进行计算,分析中考虑了材料热物理性能随温度的变化,以及辐射、对流、相变对温度场的影响.采用红外测温仪SAT-HY6800对焊接过程进行测温,加装滤光镜排除电弧辐射对红外测温的影响,实现了对焊缝区域温度的采集.将测量温度与计算结果进行了比较,两者基本吻合.     

水声信号图像化检测与增显处理

利用声波图象来检测水声信号是一个有趣的方法。信号图象可以通过电子计算机或光学元件来进行加工处理,从而提高检测的灵敏度。水声信号图象化检测能够直接显示水声信号的形象。由于图象中的每个象素是一个两维函数,所以它的特征信息量多于一般声电换能器所获得的一维电信号信息,因而有利于提高接收信号的信噪比。在本文的实验中,将收到的信号声波图象进行了空间滤波并在计算机上作了增显加工,并摄取了它的相片。     

焊接规范参数对带极堆焊电弧发生率的影响

采用焊接电压波形分析法，对影响宽带极（７５ｍｍ）电渣堆焊和高速带极堆焊电弧发生率的因素及其变化规律进行研究，结果表明：对这两种堆焊方法，影响堆焊过程电弧发生率的因素主要是焊接电流、电压和焊接速度，带极干伸长度和磁控电流在堆焊工艺所用的范围内变化时，对电弧发生率的影响较小。带极电渣堆焊和高速带极堆焊，随着焊接电流、电压和焊接速度的增加，电弧发生率随之增大，其中以焊接电压和焊接速度的影响最为显著。高速堆焊时，当焊接电压大于２８Ｖ或焊接速度高于３０ｃｍ／ｍｉｎ时，电弧发生率较高，堆焊过程不稳定。通过多次试验研究，得到了两种堆焊新工艺的最佳规范参数。在此规范参数下焊接，可获得优质堆焊焊道。     

水下TIG焊接的研究

本文提出了一种采用小型气罩屏蔽的局部干法水下TIG焊接方法,并对该法的焊接工艺过程、焊缝冷却特性及焊缝的性能进行了研究。结果表明,该法具有电弧过程稳定,焊接参数易于控制并能在较宽的范围内调节等特点,因此容易获得高质量的焊缝。这对水下高合金钢的焊接及结构钢底层焊有着特殊的意义。     

基于连续谱修正的标准温度法的钨极惰性气体保护焊电弧温度场分析

基于光谱学理论分析氩原子谱线波长为794.8 nm的特征谱发射系数、连续谱发射系数和总发射系数与温度之间的关系,以及连续谱对标准温度法的影响,并对标准温度法的曲线进行修正;利用具有高速摄影的电弧光谱采集系统拍摄氩原子波长为794.8 nm的特征谱的电弧图像;根据修正后的标准温度法计算直流钨极惰性气体保护焊的电弧温度场分布,对修正前、后的电弧温度场加以比较.结果表明,考虑连续谱时,电弧的温度有所升高.结合光谱仪拍摄的电弧谱线强度分布规律表明,连续谱对氩原子波长为794.8 nm的特征谱的温度计算结果影响较小.     

焊接瞬态温度场的边界元计算

采用边界单元法对薄板焊接瞬态温度场进行了计算，算例表明了边界单元法解决该问题的有效性和适应性，在焊接过程中，即使当焊件较小时也形成准稳态温度场。为计算机模拟焊接热过程提供了新的数值分析的手段。     

用比色法实时检测焊接温度场的计算机处理技术

设计了用比色法实时检测焊接温度场的传感器与计算机处理系统。为了得到宽范围温度场的全面信息，使用了三个不同的曝光时间对温度场不同范围的温度进行检测，详细描述了三个不同温度区域的计算机数据采集、处理以及它们之间的连接处理方法，最后得到了焊接温度场分布，从而可以得到等温线分布参数、焊接区域各点的热循环参数等，为焊接过程及焊接质量控制提供了新的方法。     

压力对双射流电弧等离子体特性的影响

该文采用实验测量方法研究了气体压力对双射流直流电弧等离子体弧电压、放电稳定性及等离子体电弧-射流区二维投影温度场的影响规律。通过引入可见光测温技术,对不同工况下的热等离子体放电图像进行采集,并采用二值化阈值分割方法求取投影温度场对应的等灰度线,利用8方向Freeman链码对特定边界进行描述,从而对热等离子体电弧-射流稳定性进行评估。研究结果表明:在其他参数保持不变的情况下,随着反应器内工作压力的降低,电弧-射流区二维投影温度场高温区面积增大,同时,电弧的稳定性也会受到一定影响;但随着工作气体流量的增大,反应器内工作压力对电弧-射流二维投影温度场高温区面积变化的影响减弱;在本文实验研究参数范围内压力对弧电压的影响较小。     

焊接热循环非线性温度场分析及热模拟研究

为了更好地研究材料的损伤行为,对焊接接头温度场进行了非线性分析和模拟。利用有限元方法,对焊接接头的非线性热传导问题进行分析,得到了焊接热循环曲线。非线性数值分析表明,焊接保温时间缩短,温度场梯度增大,焊接热循环过程温度变化剧烈,在金属相变温度附近采用经典线性方法其结果偏差较大,因此必须考虑材料热传导参数的非线性特征。由于焊接热模拟试样的组织均匀度大,因此可以考虑使用焊接热模拟试样代替实际焊接接头进行材料的力学性能研究。焊接热模拟实验和实际焊接过程的金相分析表明,所提出的非线性有限元分析方法,对焊接热循环过程时间和空间分布的描述是可靠的。     

电弧法合成富勒烯研究

以光谱纯石墨电极为原料,He气氛下,研究并获得了自制电弧炉电弧放电法制备富勒烯的最佳工艺条件：氦气压力P=0．04～0．06MPa,直流电流强度I=100～150A。对电弧法合成富勒烯的形成机理进行了探讨,认为适宜的温度场分布是提高富勒烯产率的重要因素。     

焊接电弧计算机动态测试与分析系统

为研究焊接电弧瞬态过程,设计了以计算机（ＰＣ）为基础的焊接电弧动态测试与分析系统．该系统由符合ＩＢＭ－ＰＣ总线标准的计算机数据采集卡和面向对象的Ｗｉｎｄｏｗｓ应用程序相结合,实现对焊接电弧瞬态过程各物理量的实时检测和多任务分析．     

焊接速度对GTAW三维温度场影响规律的数值分析

基于有限元软件SYSEWELD,采用双椭球体热源模型,建立了运动电弧作用下的GTAW焊接不锈钢薄板三维瞬态焊接热过程的数值分析模型。利用所建模型,预测了焊接速度对三维焊接温度场与熔池形状参数的影响,并进行了试验对比。计算所得焊接温度场与熔池形状特征参数随不同焊接速度的变化规律与实际情况基本一致。     

现代双相不锈钢焊接研究

在概述现代双相不锈钢的发展及有关焊接方面若干问题的基础上，采用有代表性的2205双相不锈钢进行MIG焊接试验，研究了热输入量对焊缝的金相组织、铁素体含量、硬度及冲击韧性的影响，以及混合保护气体（Ar30％He1％O2）对焊缝成形及性能的影响。此外还提出了采用计算机图象分析仪进行铁素体含量测定的方法。研究结果表明，2205双相不锈钢具有良好的可焊性，采用MIG焊在不同的规范下均可以获得性能优异的焊缝；混合保护气较纯氩保护时可以获得更大的熔深和更好的焊缝形状；计算机图象分析可以更迅速、精确地测定铁素体含量，且重复性好。     

激光-MIG复合热源钢/铝异种金属深熔钎焊

采用激光-MIG(Melt Inert-Gas)电弧复合热源实现了4和6 mm厚的钢/铝异种金属对接接头深熔钎焊,并利用扫描电子显微镜观察力接头界面微观组织特征.通过有限元软件分析电弧熔钎焊、激光熔钎焊、激光-MIG复合深熔钎焊三种焊接方法所获接头温度场,同时分析了激光偏转角度对激光-MIG复合深熔钎焊接头温度分布的影响.结果表明,激光-MIG复合深熔钎焊接头温度分布相较于电弧、激光熔钎焊而言较为均匀,接头下部的温度得到明显的提高,可有效增加液态金属在钢表面的润湿铺展程度,有利于获得较为良好的焊缝成形.在激光-MIG复合深熔钎焊过程中,可以通过调整激光偏转角度提高接头界面下部温度,改善界面温度梯度,有利于生成均匀的金属间化合物层.4 mm厚钢/铝激光-MIG复合深熔钎焊焊接接头有着典型的熔钎焊特征,成型质量良好且无明显缺陷生成.界面层化合物为Fe4Al13和Al8Fe2Si,焊缝由α-Al和Al-Si共晶相组成.激光-MIG复合深熔钎焊可实现6 mm对接接头连接,但界面处存在微裂纹.     

1Cr18Ni9Ti不锈钢薄板等离子电弧加热弯曲成形的温度场

为获得等离子电弧加热工艺参数和薄板几何尺寸对薄板温度场分布的影响规律,应用有限元方法对1Cr18Ni9Ti不锈钢薄板等离子电弧加热弯曲成形的三维瞬态温度场进行了数值模拟,分析了等离子电弧功率、扫描速度、薄板厚度以及冷却条件等对等离子电弧成形温度场的影响特性.结果表明:1Cr18Ni9Ti不锈钢薄板的弯曲角度随着等离子电弧功率的增加而增加,最佳扫描速度下薄板厚度方向温度梯度达到最大.改变温度梯度可以达到控制变形的目的.     

基于电弧电压的铝合金脉冲MIG焊过程监测及稳定性分析

针对铝合金脉冲MIG焊焊接过程中的稳定性问题,提出利用概率密度分布的分析方法,来获得不同焊接参数匹配下的电弧电压信号的特征值,利用感知器分类方法对所获得的特征值进行分析,得出电弧电压概率密度第一峰值与第二峰值的最佳参数匹配的判别公式.结果表明:电弧电压概率密度峰值的比值能反映焊接过程动态稳定性,可用来进行脉冲MIG焊接过程监测与焊接规范参数匹配分析.     

基于SYSWELD的搭接接头温度场的数值模拟

基于有限元软件SYSWELD对搭接接头温度场进行了3维动态模拟,得出了瞬态温度场分布图和特征点的热循环曲线。同时通过对SYSWELD后处理分析,得出了焊件上任一点的温度变化与相演变的关系。与文献资料比较表明,所建立的数值模拟仿真模型可以较好地模拟焊接温度场,为研究焊接过程中的应力应变和减少焊接应力与变形提供了参考依据。