激光电弧复合焊视觉传感系统及熔池背面图像的检测

在激光电弧(MIG)复合对接焊中，焊缝成形尤其焊缝根部(反面)成形状况的好坏，是衡量复合焊焊接质量及其适应能力的重要指标。为研究视觉信号和焊缝根部成形的关系，建立了由辅助照明光源、可触发拍摄的CCD摄像机、以电弧焊接电流为信号源的触发电路以及图像采集卡组成的视觉传感系统。通过在工件底面拍摄的方法，得到了清晰的熔池背面实时图像。分析了拍摄过程的成像机制，并开发了一套算法实时检测背面熔宽、坡口间隙宽度以及熔池相对坡口的偏移量，结果表明实时检测到的熔宽和实际的焊缝背面宽度有很好的对应关系。     

铁基自熔合金光束熔覆层的微观组织及强化机理

采用SEM、EDS、X射线衍射及显微硬度和洛氏硬度分析手段研究了铁基自熔合金粉末光束熔覆层的微观组织及其物相组成。结果表明,Fe-Ni-Cr-B-Si合金粉末的光束熔覆层微观组织由固溶于大量Cr,及少量B,Si,C的γ（Fe,Ni)树枝晶,枝晶间（Cr,Fe)7(C,B)3 γ（Fe,Ni)共晶所构成,光束熔覆层的宏观硬度达HRC47．3,高于同种材料喷涂层及TIG熔覆层的硬度。Cr,Si元素在γ相中的固溶,枝晶间共晶（Cr,Fe)7(C,B）3高硬度相的析出是光束熔覆层得以强化的主要原因。     

光束多层熔覆技术在冲击疲劳配副强化中的应用

焊条生产线切丝机关键部件锤头和刀架配副受冲击疲劳而破坏,给焊条行业造成了极大的经济损失。本文研究了采用聚焦光束多层熔覆技术强化受冲击疲劳配副的可能性。采用镍基合金和聚焦光束多层熔覆技术强化的锤头和刀架配副在生产中进行了验证,经光束熔覆强化的冲击疲劳配副寿命比新零件提高了2倍。     

聚焦光束熔覆工艺及其对熔覆层质量的影响

研究了采用聚焦光束熔覆方法在结构材料表面获得精密改性层的工艺及其对熔覆层质量的影响,实验结果表明,采用合理的熔覆工艺可以结构材料表面获得高性能的大面积,大厚度表面强化层,为聚焦光束熔覆技术在精密零件延寿强化中的应用提供技术基础。     

激光能量和辅助气体对切割能力影响的数值模拟

采用旋转高斯激光体热源和氧气流量控制的氧铁燃烧反应放热复合热源,基于计算流体力学建立了能够反映激光切割中激光能量、辅助气体和切缝之间相互作用的多相流模型.利用该模型对以氧气和氮气为辅助气体的激光切割过程进行了数值模拟,通过改变激光功率和辅助气体压力,研究了热输入和辅助气体流场对激光切割能力的影响,并对两种辅助气体的切割结果进行了比较和分析.结果表明,所采用的计算模型较好地模拟出激光功率和辅助气体对激光切割能力的影响,并对切缝形状进行预测.     

合金铸铁光束熔凝处理后的组织和硬度

采用自研的ＳＲ－Ⅱ型５ｋＷ聚焦光束加热设备对珠光体合金铸件进行了表面熔凝强化处理。借助扫描电镜、光学显微镜、显微硬度和表面硬度计研究了采用不同聚焦模式的光束熔凝处理的合金铸铁的表面硬度、显微硬度分布及光束热作用区的组织转变特点。结果表明,当采用单一模式的反光镜聚焦时,功率密度较低、热作用区的奥氏体发生了托氏体－索氏体转变;而采用透镜与反光镜配合的复式聚焦模式时,由于功率密度的提高,奥氏体转变为马氏     

时效对TiNi合金激光焊缝金属逆相变温度的影响

为探索焊缝金属逆相变温度随时效处理工艺的变化规律,利用OM、SEM、DSC对母材和经过时效处理的激光焊缝金属的组织形貌、析出相分布及逆相变温度进行了研究.结果表明,焊缝金属逆相变开始温度As和结束温度Af对焊接工艺参数不敏感,但时效处理能够明显提高焊缝金属的逆相变温度,其中As升高的更快,且焊缝金属As、Af与时效时间呈近线性关系.时效处理能明显提高焊缝金属的As、Af,其机理是时效促进了沉淀相析出,沉淀相对基体相的钉扎作用增加了低温马氏体的稳定性;另外,富Ni沉淀相的析出导致基体相Ni含量降低,也促进了As、Af升高.     

激光热丝焊接过程焊丝过渡行为及其稳定性的研究

激光热丝焊热输入小,填丝效率高,焊缝熔合比小,特别适合于表面堆焊及厚板的窄间隙焊接,如何获得稳定的焊丝过渡是其关键问题。采用高速摄像观察了不同工艺参数下的焊丝过渡行为,将其分为滴状过渡、熔断过渡、连续过渡、顶丝过渡4种类型,连续过渡是稳定的焊丝过渡,是获得良好焊缝成形的前提。不同焊丝过渡行为的区别表现为焊丝熔化位置不同,这是由焊丝获得热量的大小不同所导致的。获得稳定焊丝过渡的工艺控制原则是:电阻热小于焊丝熔化热,且电阻热与熔池传热之和大于焊丝熔化热。通过理论推导对熔池外焊丝温度进行了计算,发现当电阻热将熔池外焊丝加热至接近熔点时,有利于获得稳定的焊丝过渡。     

钢表面光束熔敷镍基耐磨合金技术

采用自行研制的光束加热设备和辅助工装,实现了在４５＾＃钢表面熔敷镍基＋ＷＣ耐磨合金涂层工艺过程。熔敷敷层的微观组织与硬度分析表明,涂层与基材产生了良好的冶金结合,熔敷层的宏观及显微硬度较基材均有提高,预示着光束熔敷的镍基合金涂层的有较好的耐磨性能。     

聚焦光束表面合金化机理和工艺的研究

采用SEM、X射线、光学显微镜、显微硬度计等手段研究了高能密度光束表面合金化的机理和工艺.用NiCrBSi合金粉末对灰口铸铁表面实现光束合金化的实验研究表明,光束线能量及合金粉末用量是表面合金化区合金化程度的重要决定因素.合金化程度低的合金化层微观组织具有亚共晶特征,莱氏体中的碳化物为Fe3C,部分γ-Fe转变为马氏体.合金化程度高的合金化层微观组织为γ-(Fe,Ni)奥氏体基底上弥散分布的Fe23(CB)6球状碳化物.碳化物形态的改变及常温奥氏体量的增加使合金化层表面硬度降低,但有利于韧性和耐腐蚀性能的改善.