波动工况下点焊质量在线预测及模型解释

基于电阻点焊过程的多传感信号特征,面向多种板材组合建立焊点质量在线预测模型,研究了异常工况波动对四类机器学习回归模型的影响,分析了不同模型和输入变量对含异常工况试验数据集的适应性,并采用Shapley值、t-SNE等方法对波动工况下的模型性能进行解释.结果表明,高斯过程回归模型和电阻 + 力信号具有最佳的熔核直径预测性能,焊接电流、热输入能量和电极位移峰值特征对于波动工况具有良好普适性.此外,异常工况引起的信号特征分布差异会显著影响回归预测模型的泛化性能,应尽量减少训练集与数据集差异以提高焊点质量预测的准确性.     

锁孔TIG焊接技术的研究进展

锁孔TIG焊接技术具有不开坡口、单面焊双面成形的特点,尤其适用于中厚板焊接。首先介绍了锁孔TIG焊的基本原理,然后分析了目前锁孔TIG焊接波形控制技术的研究现状,主要包括恒流锁孔TIG焊、单脉冲锁孔TIG焊和高低频双脉冲锁孔TIG焊。针对现有锁孔TIG焊接技术存在热输入量过大、接头组织晶粒粗大等缺点,重点介绍了一种新型的快频脉冲TIG焊接技术,它通过快频脉冲电流产生的电磁场对电弧进行压缩,控制焊接过程的热输入量,达到提高焊接质量的目的。与传统脉冲电弧相比,快频脉冲电弧的收缩效果更为明显,可细化焊接接头组织,将快频脉冲焊接技术应用于锁孔TIG焊是今后研究的热点和主要发展方向。     

焊接工艺对铝合金脉冲 MIG横焊 气孔敏感性的影响

在铝合金大型结构件焊接中横焊的难度最大,如何减少焊缝气孔缺陷是当前的研究热点之一。以1561铝合金板脉冲MIG横焊为研究对象,通过X射线探伤和显微组织观察系统分析了不同焊接工艺参数对气孔敏感性的影响,结果显示:氦气与氩气混合气在一定比例范围内,焊前高温预热、电弧上倾,均有利于熔池气体逸出;电弧电压和焊接速度的增加有利于减少焊缝大气孔,而随着焊接电流增加,焊缝大气孔数量增加。该研究可为铝合金横焊工艺的优化提供试验依据。     

一种改进的金相图像处理自适应加权均值滤波方法

金相组织图像分析是显微图像分析中的一个重要内容。由于噪声的存在会对图像分析带来很大的误差,因此进行图像分析前需要对金相图像进行滤噪处理,从而使图像的细节更加突出,便于目标识别。针对标准均值滤波方法存在的不足,提出自适应加权均值滤波方法。该方法通过检测确定图像中的脉冲噪声点,并用改进的均值滤波方法对检测出的噪声点进行滤波。实验结果表明,自适应加权均值滤波能在有效地去除噪声的同时,较好地保护图像细节,较标准均值滤波具有更优良的滤波效果,而且可与更大窗口的中值滤波效果相媲美,其处理速度比大窗口的中值滤波快。     

焊接过程数值模拟材料参量的确定

使用随温度变化的材料热—力学参量,研究了屈服强度、热导率、比热容、弹性模量、线膨胀系数、密度及泊松比7个热物理与力学参量对焊接残余应力峰值的影响.结果表明,屈服强度和热导率的变化范围较大,对纵向残余应力峰值影响显著;比热容、弹性模量、线膨胀系数和密度的变化范围较小,对纵向残余应力峰值影响不大;泊松比的变化范围与线膨胀系数和密度的相当,但对纵向残余应力峰值影响非常小.使用切条释放法对铝合金2A12-T4平板中纵向焊接残余应力模拟结果进行试验验证,模拟结果与试验结果吻合良好,证明了模拟结果的正确性.     

预置横向挤压载荷法防止铝合金薄板焊接热裂纹

提出采用横向预置挤压载荷进行随焊同步防止铝合金薄板焊接热裂纹的新方法.对处于脆性温度区间的焊缝金属施加一适当的横向挤压载荷,可以减小焊缝金属凝固收缩时产生的横向拉伸应力和应变,使其总应变被限制在最低延性值范围内,改变了热裂纹产生的力学条件.建立横向预置压应力模型、采用弹塑性有限元方法阐明横向预置应力法防止热裂纹的原理,在自制的装置上对常规焊和横向预置压应力工艺条件下焊接试件裂纹率进行比较分析.鱼骨状裂纹试验结果表明:在加载宽度一定时,随着预置载荷的增加,在焊缝处产生的挤压应力也随之增加,裂纹率和裂纹长度逐渐降低,当横向预置压应力达到一定数值(0.3σ0.2)后,能够完全防止焊接热裂纹的产生.     

Simulation of welding of 2A12-T4 aluminum alloy by different yield stress models

To investigate the effects of strain hardening, strain softening and dynamic balance behaviors of 2A12-T4 aluminum alloy on the welding residual plastic strain and residual stresses, the true stress-true strain curves at different temperature of certain material were used in the FEM modeling process. The simulation results show that little influence on the welding residual plastic strain and residual stresses was found as the strain hardening, strain softening and dynamic balance worked together.     

铝合金薄壁圆筒纵直缝焊接残余应力数值模拟

利用热弹塑性有限元方法对薄壁铝筒纵直焊缝TIG焊进行了数值模拟计算,建立了分析模型,定量地描述了准稳态温度场和残余应力场计算数值以及在整个圆筒上的分布情况,并进行了试验验证.结果表明,焊接时热源周围极窄区域温度高、梯度大,离开热源,温度峰值急剧下降;纵向残余应力在焊缝及热影响区为拉应力,最大值位于焊缝长度中心截面上;纵向残余应力在圆周上表现出拉压区交替变化的趋势.利用应力释放法对焊接件进行应力测量,测量结果与模拟计算结果吻合良好.     

2A12T4铝合金焊接时拘束条件对热裂纹的影响

采用一种简便有效的热裂纹试验方法,在普通刚性焊接夹具上研究了拘束力和拘束距离对2A12T4铝合金焊接热裂倾向的影响.结果表明,保持拘束距离不变,随着拘束力的增加,焊接热裂纹率逐渐减小,当拘束力到达一定值后,热裂纹率趋于稳定;保持拘束力不变,随着拘束距离增加,焊接热裂纹率呈增加趋势.夹具对工件的拘束条件主要是通过影响焊件的回转变形程度和焊缝区金属的冷却收缩速度来影响焊接热裂倾向.

Abstract：

A simple and effective experimental method was adopted to investigate the effects of restraint force and restraint distance on hot cracking tendency during welding of 2A12T4 aluminum alloy on the common rigid welding fixture. Experimental results show that, under the condition of keeping restraint distance unchanged, the rate of hot cracks decreases gradually with increase of restraint force and finally well reaches a stable value when the reatraint force is great enough. Keeping the restraint force unchanged, the rate of hot cracks increases with increase of restraint distance. The influence of restraint condition on tendency of hot cracking through effecting the extent of externally-expanded deformation of weldtnent and the cooling speed of metals in and around the weld.     

铝/钢搅拌摩擦焊金属间化合物调控研究进展

铝/钢异种金属的可靠连接是汽车行业实现轻质节能设计的重要途径. 铝和钢的热物理性能和化学性能差异大，采用固相焊方法连接较为适宜. 搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)具有热输入低、高温停留时间短和焊接变形小等特点，在连接铝/钢异种金属上具有较大的优势和潜力. 铝/钢异种金属FSW高质量的核心技术之一为界面金属间化合物的调控. 基于铝/钢FSW固相连接机制，文中从焊接参数(焊接速度、焊具转速、偏移量、倾斜角和下压量)、焊具结构(搅拌针形貌、螺纹及锥角)和中间层(铝和锌等)设计等方面对界面金属间化合物调控的研究现状进行了综述，并围绕接头承载能力的提升总结了铝/钢FSW新技术(匙孔填充、自铆接及外源辅助FSW)，并进一步展望了铝/钢FSW的发展趋势.