SK6弧焊机器人运动学正解问题研究

根据SK6弧焊机器人的杆件参数,建立了SK6弧焊机器人的运动学方程;考虑焊枪结构,首次建立了SK6弧焊机器人焊枪末端的运动学方程.该问题的解决,对于SK6弧焊机器人离线编程系统中机器人的仿真是非常关键的,对研究其它机器人也有一定的参考意义.     

热输入对高强钢GMAW增材组织及力学性能影响

在不同热输入(10.66 k J/cm、13.34 k J/cm、15.70 k J/cm)下对ER130S-G低合金高强钢进行GMAW增材试验,研究热输入对增材结构显微组织、室温拉伸性能的影响。结果表明:增材结构组织可分为受热区和未受热区,受热区组织主要由针状铁素体和粒状贝氏体组成,未受热区主要为粗大的柱状晶。随着热输入的增加,粒状贝氏体含量减少,针状铁素体增加,同时出现部分板条马氏体。室温下抗拉强度和断后伸长率均呈先增大后减小的趋势,在热输入为13.34 k J/cm时,力学性能最佳,拉伸断口均为韧性断口。     

预热温度对AH36激光焊缝组织及硬度的影响

利用光纤激光器对AH36平板进行对接焊接试验,研究预热对焊缝微观组织的影响。结果表明,无预热时,AH36接头微观组织以板条状马氏体为主,包含少量粒状贝氏体。随预热温度升高,冷却速度降低,焊缝中马氏体含量减少,贝氏体含量上升。当预热温度升至250 ℃时,微观组织以贝氏体为主,并出现羽毛状上贝氏体组织。测试接头显微硬度,结果表明显微硬度随预热温度升高而降低,与焊缝中马氏体含量变化规律保持一致。     

采用Al-Si-Ti-Cu-In钎焊70% SiC_p/Al复合材料工艺研究

采用Al-Si-Ti-Cu-In钎料在不同工艺参数下对70%SiC_p/Al复合材料进行真空钎焊,通过扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、能谱分析(Energy dispersive spectrometer,EDS)技术对接头组织形貌进行分析。结果表明:采用600℃、6MPa、保温1.5 h所得接头具有最大剪切强度90.17 MPa,断裂从母材开始,穿过钎料层,在另一侧母材中瞬断,其形貌具有韧、脆混合型断口形貌特征。焊缝微观组织主要包括蜂窝状Al基体、聚积的颗粒状富Ti、In相、环状富Si相和界面处的针状Al_4C_3脆性相。提高钎焊温度有利于焊缝中孔隙的收缩和减少,增加钎料对复合材料的润湿性,也有利于激发Ti的活性,阻碍Al_4C_3脆性相的生成。由于烧结体中孔隙变化规律和柯肯达尔效应的共同作用,使得焊缝中孔隙随保温时间的延长先减少后增加,若继续延长保温时间,孔隙终将消失。提高压力能有效改善焊缝致密度,阻碍Al_4C_3脆性相的形成,并改善其形态,能有效提高接头力学性能。     

基于特征设计的焊接工件造型系统

为解决机器人焊接CAD／CAPP／CAM系统的信息共享，开发了焊接工件特征造型系统。提出了焊接工件特征的概念和分类。分析讨论了焊接特征造型方法，提出将焊接工件的造型分解为工件的造型和接头造型的思想，采用三维CAD平台建立了通用工件的造型，基于该平台二次开发实现了焊接接头的特征造型。介绍了焊接工件特征造型系统设计框架，给出了接头坡口基于特征库的特征设计实现技术。     

镀铬层等离子束流界面强化工艺

针对高温化学气流冲刷烧蚀的使用状态，提出了等离子束流界面强化解决镀Cr层与基体结合强度不足的技术问题，用非转移等离子束流对镀铬钢件表面进行快速加热进行界面强化处理的工艺方法，介绍了等离子束流界面强化原理，进行了等离子束流强化工艺试验，并对试验结果进行了检测和分析研究，结果表明，镀Cr层与基体产生了冶金结合，较为显著地提高了镀层与基体的结合强度。     

基于飞秒激光表面修饰的石英玻璃润湿性分析

采用飞秒激光高速扫描的方法对熔石英表面进行多级微纳结构制备,其中一级结构为周期性微纳条纹结构,二级结构为蚀刻沟槽,三级结构为沟槽交叉形成的阵列结构. 通过数值计算分析了飞秒激光高速扫描下熔石英的烧蚀阈值,揭示了高速飞秒激光诱导熔石英表面微纳结构的机理. 对修饰后的熔石英微观形貌观察和润湿性试验表明,当飞秒激光重复频率1 MHz,扫描速度1 000 mm/s,55%峰值功率时,熔石英表面沟槽间距为30 μm的正交阵列具有最优的润湿性. 与未处理的熔石英相比,Bi₂O₃-50%B₂O₃ (质量分数,%)钎料在修饰后熔石英表面的润湿角降低了8°,有效改善了熔石英玻璃的钎焊能力.     

电压近似熵-SVM铝合金双丝PMIG焊过程稳定性评价

提出了弧压信号近似熵-支持向量机（support vector machine,SVM）算法来评价铝合金双丝脉冲熔化极惰性气体保护（pulse metal insert gas,PMIG）焊焊接过程稳定性,并经试验验证该方法具有可行性和一定的可靠性.铝合金双丝PMIG焊电流、电压信号近似熵值越大对应焊接过程越不稳定,且相比于电流近似熵值,电压近似熵值能更加明确的表现焊接过程稳定性的差异,所以选取电压近似熵值进行SVM分类.结果表明,文中数据情况下,训练数据集在20%以上时分类准确率均在90%以上,且训练数据越充足分类结果越准确.     

氮含量对高氮钢PMIG焊接头组织和性能的影响

文中采用H307Mo焊丝,开展了高氮钢PMIG焊接工艺试验,重点分析了焊缝中氮含量对接头组织和性能的影响,并通过调整工艺参数,控制焊缝中氮的含量.结果表明,当焊缝中氮含量低于0.24%时,焊缝以FA模式凝固,焊缝组织为骨架状铁素体枝晶和奥氏体基体组成,并且随着氮含量的提高,铁素体含量降低,显微硬度逐渐下降;当焊缝中氮含量高于0.30%时,焊缝以A模式凝固,组织为单相奥氏体枝晶组织,随着焊缝氮含量的提高,奥氏体枝晶不断增大,显微硬度逐渐提高.随着氮含量的提高,焊缝中气孔逐渐增多,冲击韧性呈现先增大后减小的趋势.     

焊接过程参数传感采集系统以太网接口设计

焊接电压、焊接电流等焊接参数决定电弧形态和熔滴过渡形式,对焊接过程的稳定性和焊缝质量有决定性的影响。焊接电压、焊接电流等电信号的高速、实时采集传输是实现焊接过程监控和焊接过程数字化的突破性关键技术。传统焊接过程参数传感时由于通讯接口的限制造成传输频率低,无法满足焊接电信号精细化分析和焊接质量在线感知的需要。设计了一套采用MCU和以太网芯片DM9000通讯接口的焊接过程参数高速传感采集系统,采用基于TCP/IP的网络传输协议进行数据传输,测试结果表明,设计的以太网通信接口成功实现了采样频率为1 000 Hz的焊接电压和电流波形的高速传输。