合金铸铁聚焦光束表面强化技术

采用灯幅射聚焦光束做热源对合金铸铁进行表面熔凝处理,研究了熔凝处理层的组织和性能特点及光束工艺参数对组织和性能的影响。研究表明,采用聚焦光束熔凝正理２技术可在合金铸铁表面获得一个深度为毫米级、硬度为ｍ８５０的强化层,调节功率密芳和扫描速度可有效控制强化工和宽娄输入功率为５ｋＷ,扫描速度为３．５ｍ／ｈ时,一次熔凝正理２宽度可达１２ｍｍ。经光束熔凝处理后的合金铸铁组织有分层现象,采用较低的扫描速度时,     

400MPa球墨铸铁光纤激光-MIG电弧复合焊接头的断裂特征

采用填充308L不锈钢焊丝光纤激光-MIG电弧复合焊方法,焊接厚度为5mm的风电关键部件用400 MPa级球墨铸铁,获得了表面成形良好且熔透的焊缝,研究了MIG电弧热输入对接头拉伸性能和断裂特征的影响.结果表明,电弧热输入较小时,接头的拉伸性能差,断裂沿熔合线发生,断口为脆性断口;电弧热输入较大时,接头的拉伸性能较好,断裂自半熔化区顶部沿母材发生,断口顶部为脆性断口,底部为韧性断口.接头断裂特征的差异是由接头中焊缝和半熔化区底部莱氏体的量的不同导致的.基于以上研究,获得了抗拉强度为346.4 MPa、断后伸长率为5.4％,断裂发生在母材上的优质接头.     

TiNi形状记忆合金激光焊接焊缝金属相变温度的控制

采用镀Ni后焊接以改变焊缝金属的Ni含量,再经时效处理的"复合法"工艺对焊缝金属的相变温度进行控制.研究了镀层厚度和时效时间对焊缝金属相变温度的影响规律,利用DSC,EDS,SEM,OM和XRD分析了焊缝金属的相变温度、化学成分和组织形貌,并从析出相、晶粒择优取向及晶格畸变对马氏体弹性能和相变阻力的影响几方面分析了"复合法"控制相变温度的机理.结果表明,增加焊缝金属Ni含量仅能增加马氏体的弹性能,导致相变温度降低;而时效处理在增加相变阻力的同时也降低了马氏体的弹性能,导致相变温度提高;控制"复合法"工艺参数则可以将焊缝金属中马氏体的弹性能和相变阻力控制在合理的范围内,使焊缝金属的相变温度A_s和A_f与母材相当.     

钛合金激光立焊烧穿和气孔缺陷及其数值模拟

采用在平焊优化过的激光焊接参数对钛合金进行立焊,立向上焊时烧穿倾向较大,气孔倾向较小;立向下焊时烧穿倾向较小,气孔倾向较大. 基于体积分数法(VOF)建立了追踪小孔界面的数值计算模型模拟小孔和熔池流动行为,分析了焊接位置对激光立焊烧穿和气孔倾向的影响机制. 结果表明,立向上焊时焊接方向与重力相反,小孔所受静水压力较小,小孔易于长大,小孔空腔所需的液态金属得不到有效补充,烧穿倾向增加. 立向下焊时焊接方向与重力一致,小孔振荡导致崩塌卷气,所生成的气泡缺乏逸出通道,气孔倾向增加.     

基于RBF神经网络预测2219铝合金多层TIG焊接头拉伸性能研究

针对焊接过程的严重非线性和焊接工艺参数的复杂交互作用,使得接头抗拉强度的准确估算十分困难的问题,利用K-均值聚类算法建立焊接接头抗拉强度RBF (Radial basic function)神经网络预测模型。以2219铝合金多层TIG焊的焊缝形状参数(正面余高、背面余高、背面宽度、正面宽度、首层盖面熔深)作为预测模型的输入参数,以焊后接头的抗拉强度作为预测模型的输出参数。利用22组焊接试验数据对所建的预测模型进行网络训练,用另外6组焊接试验数据进行验证。结果表明,所建的RBF神经网络预测模型具有适应性强、精度高,预测的平均绝对误差仅为1.94%。通过预测模型,得到焊缝几何形状参数与接头抗拉强度之间的影响规律以及最佳的接头焊缝形状,从而对调控焊接接头的强度提供了依据。     

聚焦光束钎焊设备

研制和试验了功率为５ｋＷ的聚焦光束钎焊设备，该设备以大功率球形短弧气体电氙灯为光源，设计了合理的光学聚焦系统，冷却系统及供电系统。测定了其主要性能参数，并进行了钎焊工艺试验，试验表明，研制了聚焦光束钎焊设备可实现输入功率６００－５００Ｗ连续可调，最小光斑直径为φ１５ｍｍ，对绝对黑体的加热温度要达１８００℃，能够实现常规结构材料自锡基至镍在钎料的高，低温钎焊工艺过程，并可在材料表面改性方面进一步开发     

我国堆焊技术的发展及其在基础工业中的应用现状

简要回顾堆焊技术在我国的发展历程，重点综述堆焊技术在我国轧辊，阀门，发动机关键部件等基础工业典型零部件修复强化中的应用现状，指出了堆焊熔覆效率从单弧电弧堆焊的11kg/h发展到多带极电弧堆焊的70kg/h，稀释率从电弧堆焊的30％－60％降低到等离子弧，激光，聚焦光束堆焊的5％左右；我国在堆焊基础理论的一些方向上取得了与国际水平相近的成果，但与国际先进水平相比，仍存在着“焊条多焊丝少，熔炼焊剂多烧结焊剂少，实心焊丝多药芯焊丝少”以及“改装设备多专用设备少，机械化设备多智能化设备少”等差距。并指出堆焊方法与智能控制技术和精密磨削技术相结合的近净形技术是堆焊技术从技艺走向科学的重要标志。     

基于同轴视觉的激光切割质量自寻优控制

研制了基于同轴视觉传感、DSP和开放式数控系统的在线检测与控制系统,获得了火花簇射的视觉图像,发现同轴最大火花簇射长度(火花簇射图像中不同亮度带的最大像素数)与最低的切割面粗糙度具有很好的对应关系.利用这一规律,进行了激光切割质量的实时检测与自寻优控制.结果表明,系统可以迅速的找到最佳切割速度,获得该工艺条件下切割面近下缘粗糙度最小.     

光束诱导45钢表面相变硬化过程温度场的三维数值模拟

采用数值模拟技术 ,可以使聚焦光束处理参数的优化过程更加经济、高效。在此背景下 ,本文建立了聚焦光束相变硬化过程温度场分布的三维数值分析模型。模型考虑了试样的有限尺度 ,试样材料热物理参数的温度依赖关系 ,以及对流、辐射造成的表面热损失。对尺寸为 1 2 5mm× 1 2 5mm× 90mm的 4 5钢试样的瞬态传热过程进行三维模拟 ,验证了模型的可靠性。计算得到的试样三维温度分布图像可用来预测聚焦光束处理产生的相变硬化层尺寸。结果表明 ,聚焦光束相变硬化过程温度场的空间分布是局域化的 ,并且具有极高速的加热和冷却过程。匀速扫描的聚焦光束相变硬化过程存在端部效应     

激光切割过程火花簇射行为的研究

建立了激光切割过程视觉检测系统，通过实验方法研究了火花簇射行为与最佳切割速度之间的关系。通过不同功率、不同板厚条件下的变速实验，发现在无缺陷切割区，最佳切割速度对应的火花簇射特征信号为：火花簇射角度垂直向下;出口处亮度最高;各亮度带像素数达到最大值。