无熔深堆焊铜技术研究

针对钢表面熔敷（覆）纯铜层，提出了“熔敷焊”工艺方法。金相和SEM检测表明：该工艺实现了钢基体与熔敷层的无熔深焊接，铜层与钢基体有良好的冶金结合，界面无未溶合、夹渣、气孔等缺陷。力学性能试验表明，焊接界面结合剪切强度超过了铜的强度。经能谱面、线扫描和成分分析表明，钢基体未发生熔化，基体与铜熔敷层的过渡区域宽仅几十微米，熔敷层中基体成分含量小于1％。     

锅炉焊接机器人离线编程系统

主要研究开发了适于锅炉焊接的机器人离线编程系统。针对锅炉件的特点，建立了该空间焊缝的特征坐标系，并设计特征提取算法，进而规划出焊枪的运动路径与理想姿态，建立了典型的锅炉工件、日本安川SK6机器人等运动仿真环境。根据日本安川机器人程序的语言格式，采用该软件自动生成了机器人程序．对锅炉焊接过程进行了离线仿真试验，验证该系统是切实可行的。     

基于激光双目视觉的接缝三维重建

设计研制了结构激光双目视觉传感器,该传感器加入结构激光,很好地解决了立体视觉中对应点的匹配问题.利用该传感器采集接缝图像,开发了图像采集处理程序,实现接缝图像处理和特征分析,识别并提取了二维平面上接缝特征点的图像坐标.采用MATLAB软件实现了三维重建标定算法,根据双目视觉原理,由接缝特征点的图像坐标计算出其三维坐标,进行了三维重建,抽取了接缝三维几何尺寸、坡口类型、角度、间隙等焊接特征信息.     

智能短路过渡二氧化碳气体保护电弧焊数字控制系统

针对目前通用二氧化碳弧焊机在短路过渡区间焊接时存在的问题,基于DSP和MCU的全数字控制系统平台,从数字控制角度出发,引入分级递阶智能控制理论,设计并实现了二氧化碳气体保护电弧焊分级递阶智能全数字控制系统.该系统按照组织级、协调级和执行级进行构建,有机地将专家系统、模糊控制、数字PI控制器结合起来.试验结果表明,设计的智能短路过渡二氧化碳气体保护电弧焊数字控制系统取得较为理想的波形控制效果,实现了焊接过程控制的智能化,全面提升了二氧化碳气体保护电弧焊机的性能.     

基于NSGA-Ⅱ的离体皮肤组织激光融合工艺参数的多目标优化

以激光功率、激光脉冲频率、扫描速度为优化变量,建立了激光离体皮肤组织融合工艺参数的多目标优化模型。基于MATLAB软件,应用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)寻求帕累托最优解集,得到了最优工艺参数,分析了优化目标对工艺参数变化的响应灵敏度。在优化的工艺参数下,测试了切口黏结强度,分析了微观组织。结果表明:切口黏结强度对激光工艺参数具有更高的灵敏度,激光功率对切口黏结强度、组织峰值温度的影响比较显著;所提优化工艺可以实现离体皮肤组织的全层融合,在组织峰值温度降低的情况下,离体皮肤组织切口的黏结强度比单目标优化结果提高了5.6%。     

富氩气保焊熔池信息视觉检测方法试验研究

分析研究了弧焊熔池信息视觉传感方法以及取像机理。针对短路过渡和射流过渡熔池视觉信息,提出了综合利用熔池自身辐射光,在近红外波段取像的思路。试验中采用了基于三种不同机理的四种窄带复合滤光系统,比较得出了近红外区为最佳的取像窗口,该窗口应尽量接近CCD最大检测波长。在该窗口内,取得了清晰的熔池区图像。同时探索了熔池信息视觉传感信噪比及其影响因素,并对富氩气保焊熔池的特征进行了分析研究。     

无槽弹带焊接技术研究

研究了一种新的焊接工艺方法－熔数焊接方法，采用该方法在30mm口径弹体上焊接纯铜弹带取得成功。试验表明，焊缝成型良好，在弹体不发生熔化的前提下实现了冶金结合。结合界面平直光洁，弹带中无泛铁现象发生，界面与弹带内基本无缺陷，轴向剪切强度，切向扭转剪切强度均大于弹带自身强度。靶试试验表明熔数焊接弹带性能满足弹药射击性能要求。     

等离子电弧增材成形件的表面平整度研究

一般等离子增材过程中,常选择余高较高的工艺参数进行增材,但所能达到的表面平整度有限。采用高氮钢焊丝进行等离子电弧增材,研究通过降低焊道余高提高成形体表面平整度。通过测厚仪结合设计公式表征表面平整度。研究了焊道搭接率、余高和路径规划方式对成形件表面平整度的影响规律。结果表明:余高较小的增材件平整度均优于余高较大的平整度,层层正交的成形件平整度优于层层堆焊的成形件平整度,并确定不同余高对应的合适搭接率范围。可见,降低焊道余高,选择合适的搭接率和路径规划方式可在一定程度上改善表面平整度。     

可见光和近红外熔池图像融合方法

为了获取质量信息更佳的熔池图像，设计用分束镜将采集的同一路光源平均传输给两个相机，利用同步触发装置，建立了可见光和近红外熔池图像同路光源同步采集系统. 由于两个相机的图像之间具有不同的形变，提出了基于仿射变换的熔池图像配准方法，配准了可见光和近红外熔池图像. 在此基础上，提出了基于主成分分析的图像融合方法对可见光和近红外熔池图像进行图像融合. 结果表明，与加权平均融合，亮度色度饱和度融合和小波融合等传统图像融合方法相比，主成分分析图像融合方法最有效，得到的熔池图像质量最好.     

超音频MIG辅助三丝电弧增材制造工艺研究

多丝多弧的增材技术具有更高的成形效率,但是较大的热输入会影响形貌和性能,因而引入超音频电弧以达到细化晶粒并提高熔深的目的。以316L不锈钢作为试验材料,采用MIG焊工艺,自主搭建超音频三丝电弧增材制造平台,基于单丝单道模型,进行了三丝单道单层以及三丝单道多层增材工艺试验研究。结果表明,30 kHz超音频电弧可显著细化熔敷道组织并破坏树枝状结构,横向和水平平均抗拉强度分别提高了81 MPa和23 MPa,水平平均断裂延伸率从18.5%提升到39.3%,且整体提高试件的显微硬度。但若频率过高,超声波带来的能量会过高,从而减缓冷却速度,导致晶粒粗化。