点激光多层多道焊在煤机行业双伸缩立柱中的应用

为解决煤机行业双伸缩立柱中多层多道中厚板焊接自动化不高,手工焊接稳定性差等问题,预先规划好扫描路径,通过焊枪带动点激光扫描测量,提取出坡口几何参数;采用面积法确定焊接层数及道数,并提供合理的焊接工艺参数;根据所提取出的V型坡口底部4个关键点,拟合出打底焊的轨迹;参照打底焊的轨迹结合ABB机器人提供的焊枪偏移功能,控制焊枪行走路径来达到多层多道焊效果。     

多道焊温度场数值模拟及其分布规律的研究

采用单元"死活"的方法进行了三维状态下低碳钢多层多道焊温度场的数值模拟,实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充,计算结果与试验结果十分吻合。在此方法的基础上进行了厚板LY16高强铝合金多层多道焊的数值模拟,对其温度场分布规律进行分析,研究了焊道间隔时间对温度场分布的影响,通过计算每一焊道节点的最大温度升高值做出了节点最大温升一节点距焊道中心线距离关系曲线,根据此曲线可在实际焊接中方便地预测构件焊后不同部位的组织和性能。     

高强板焊接工艺论证

通过对Q550高强板的工艺验证,采用合理的多层多道焊接工艺、工艺参数、焊前预热及焊后退火.对试样进行力学性能试验,应用此焊接工艺:(进厂检验-下料-组装-焊前预热- 多层多道焊接-工艺参数-焊后退火)及在实际应用,此焊接工艺成功.     

相贯线焊接机器人多层多道焊轨迹规划算法研究

为了提高相贯线焊接机器人埋弧多层多道焊的焊接效率,提出了一套多层多道焊轨迹规划策略。设计出一种焊缝填充方法,即首先确定每层焊缝的高度,根据每条焊道的焊接参数调整焊道宽度;通过对相贯线插补算法的研究,设计出多道焊轨迹规划的算法,即通过改变每条焊道在相贯线插补算法中的半径参数R和r,即可计算出不同焊道相贯线轨迹点坐标。通过MATLAB仿真结果显示,该方法能够满足多层多道焊轨迹规划的要求,为相贯线焊接机器人的运动控制提供了理论基础。     

特厚板多层多道焊的Marc有限元模拟

厚板焊接残余应力场的影响因素众多,变化复杂,其应力分布模型的研究是此领域的难点之一,有关的试验样本尚不多见。以两块100 mm的厚板焊接为研究对象,试验模型材质为A105钢,采用埋弧焊,进行多道焊接。采用试验测量和MSC.Marc有限元模拟相结合的方法,对100 mm特厚板多层多道焊的残余应力进行对比分析研究,给出上表面横向残余应力和纵向残余应力以及厚度方向残余应力的分布曲线。有限元计算结果与试验测量结果吻合较好,证明该有限元模型的合理性。特别地,厚度方向残余应力可以通过有限元模型计算得出,解决了实际工程中厚板内部应力难得出的问题,为进一步研究特厚板焊接残余应力提供参考依据。     

多道焊三维残余应力场有限元模拟

运用大型有限元计算软件ABAQUS，对316L不锈钢平板多道焊接头的温度场和残余应力场进行模拟。有限元模型中选用三维实体单元，考虑材料物理性能随温度的变化和周边对流、辐射散热的影响。运用内生热的加载方法模拟焊接热源，运用单元激活技术模拟多道焊焊接过程。获得了三维多道焊焊接温度场和残余应力场，并对计算结果进行分析。     

盾构机部件机器人焊接工艺研究

针对盾构机中关键部件的焊接加工特点与要求,建立了适应并满足不同部件焊接生产制造的机器人工作站;采用福尼斯TPS 500i焊接电源中的不同特性的PMC工艺开展了盾构机部件厚板多层多道焊接相关工艺研究。研究表明,Dynamic工艺适合于平焊与横焊位置打底焊接;Universal工艺适合于平焊位置填充与盖面焊接;PCS工艺适合于横焊位置填充与盖面焊接。由于Mix工艺的冷却时间较长,更利于熔融金属的冷却凝固,使用Mix工艺可以获得表面成形良好的立焊焊缝。对于盾构机典型关键部件的焊接制造,采用Dynamic+Universal工艺进行多层多道平焊,Dynamic+PCS工艺进行多层多道横焊,Mix工艺进行多层多道立焊后,焊缝成形良好,无未熔合及咬边等焊接缺陷。上述工艺组合可以用于盾构机部件的机器人自动化焊接中。     

多道多层堆焊成形数值模拟及残余应力研究

本文利用Marc有限元软件对高温合金的多道多层堆焊过程进行了数值模拟,讨论了堆焊厚度和堆焊路径对焊后残余应力的影响。结果表明,堆焊厚度的增加会导致横向残余应力峰值增大,并使堆焊层局部应力的方向改变,从而受到多向应力作用,因此堆焊层在满足使用要求的前提下,堆焊厚度不易过大。同时,由于受到前后焊缝温度的影响,堆焊层间存在应力释放的现象。另外,对比了“逐道堆焊”和“逐层堆焊”过程中焊后残余应力分布情况。“逐层堆焊”相比于“逐道堆焊”所产生的残余应力分布更加均匀,且残余应力峰值更小。     

P92钢多层多道焊接接头残余应力的有限元模拟

采用考虑固态相变的热-冶金-力学耦合有限元模拟方法,使用SYSWELD软件研究了P92钢多层多道焊接接头的温度场及残余应力场;观察了接头截面形貌,采用盲孔法测试了残余应力,并对模拟结果进行了验证;采用该有限元模拟方法分析了焊接过程中残余应力的变化。结果表明:模拟得到的接头截面峰值温度分布形状与试验得到的接头截面形貌相吻合,说明有限元模拟可以较好地还原实际焊接过程中的热输入情况;模拟得到的接头残余应力沿焊缝中心呈对称分布,与试验结果吻合较好,说明该有限元模拟方法可以准确地预测P92钢多层多道焊接接头的残余应力;在多层多道焊接过程中焊缝及热影响区的部分金属在经历后续热循环时发生软化,导致残余应力消失,并在冷却阶段发生残余应力的重新分配。     

大型钢制球罐的高效自动焊关键技术研究

就大型钢制球罐自动焊的关键技术进行了深入研究,采用CCD光电测控技术解决了球罐多层多道焊的实时跟踪难题,采用柔性磁轮式机构解决了焊车在球罐上无导轨全位置自由行走的难题,并试验研究了用CO2气体保护药芯焊丝焊(FCAW)进行球罐全位置多层多道焊的工艺技术。在此基础上,研制成了一种5自由度的全位置焊接机器人,能对球罐内外纵缝、横缝及仰缝进行无导轨全自动焊接,达到了高效率、高质量、无人实时操作和低劳动强度。     

焊接顺序对中厚板对接焊残余应力的影响

针对同种材料,但几何结构不同的中厚板结构件之间的对接焊,运用有限元软件进行模拟,分析多层多道焊各层焊缝的焊接顺序对焊缝区域横、纵向残余应力的影响。采用内生热的加载方式模拟热源,采用生死单元法模拟多层多道焊缝的焊接过程。模拟结果表明,从几何尺寸小的一边向几何尺寸大的一边焊,沿焊缝底部和顶部中心线方向产生的横纵向残余应力峰值最小;底层的几道焊缝的焊接顺序对焊缝底部和顶部中心线方向所产生的横纵向残余应力的影响不大。     

Microstructures and mechanical properties of 30Cr-4Mo ferritic stainless steel joints produced by double-pulsed gas metal arc welding

The International Journal of Advanced Manufacturing Technology - Joining of medium-thick ferritic stainless steel (FSS) traditionally follows the protocol of multi-layer and multi-pass welding to...     

FLEXIBLE MAGNETIC WHEEL TYPE INTELLIGENT WELDING ROBOT FOR SPHERICAL TANK

An intelligent welding robot for spherical tank's all-position multi-layer welds is developed. Based on the dynamics analyzing and simulation testing, a flexible magnetic wheel mechanism is created as the robot's walking carriage. It makes the robot directly attracted to the surface of the spherical tank so as to realize the all-position walking and welding without rail. At the same time, a CCD real-time tracing system is developed for the robot to repeatedly trace the all-position and multi-layer seams. The welding tests show that the welding robot can make the all-position and multi-layer welds with high tracing accuracy, excellent quality and reliable behavior, and it can be applied for practical production.     

基于区域优化的等厚对接焊缝图像二值化方法

坡口镜面反射、多层多道焊坡口形貌复杂和飞溅等现象,使图像存在灰度级多、灰度分布不均和随机噪声等问题,为此提出了一种基于区域优化的等厚对接焊缝图像二值化方法。提出自适应定义ROI算法以缩减图像;基于邻域灰度极差值的分布,将ROI图像分为平缓和剧烈两区域;进一步以高质量二值化图像为目标,建立了区域判定优化模型,由最优结果确定焊缝光带区域,将该区域灰度均值作为阈值,完成二值化处理。实验结果的主观和客观评价较优,满足多层多道焊和多厚度规格钢板的实时性焊接要求。     

基于"准双目"立体视觉的球罐多层焊缝坡口轮廓检测

焊缝坡口的填充情况是球罐纵缝多层焊接规范参数自动规划和调整的一个重要依据.结合球罐纵缝自动焊接焊枪摆动的特点,提出了一种基于单摄像机运动的"准双目"立体视觉方法,用于检测球罐多层焊接时焊缝坡口的填充情况,从而避免了双目立体视觉公共视场要求和摄像机位置重叠之间的矛盾.由此开发了提取用于表征坡口填充情况的焊缝坡口轮廓参数的计算方法.所检测的轮廓参数精度小于0.5 mm,为球罐多层焊接自动化提供了条件.     

铜和铌对多层焊焊缝金属显微组织和硬度的影响

采用实际堆焊、Gleeble焊接热模拟、透射电镜及光学显微镜和硬度仪等分析了添加不同含量的铜和铌时,对多层焊焊缝金属显微组织和硬度的影响,探讨了铜和铌的作用机制.结果表明:在普通碳-锰焊缝金属的基础上添加质量分数约3.0%的铜和0.03%的铌时,在模拟多层焊各再热区域均可形成均匀的贝氏体组织,且产生大量均匀、热稳定性良好的沉淀析出相,使多层焊高强度焊缝具有均匀的硬度.