Diagnosis of TIG welding based on ultraviolet radiation

Through collecting the radiation of tungsten inert gas (TIG) welding arc, the radiation distribution in ultraviolet zone is analyzed in order to study the variation rule of ultraviolet radiation versus welding condition. The explanation for the variation is also provided bused on spectral radiation theory of arc light. Furthermore, through analysis of disturbanee factors, the integral intensity signal of radiation in ultraviolet zone is applied for diagnosis of welding process. The spectral signal of ultraviolet radiation can reflect the disturbance factors and welding conditions, which can be used for online diagnosis of welding process.     

Surface modification of 2Cr13 oil pump steel by plasma immersion ion implantation–ion beam enhanced deposition (PIII–IBED)

2Cr13 martensite steel is often used as a piston material in oil pumps. In the harsh environment of an oil field, the materials and components undergo extensive and accelerated wear and tear. In this study, we employ Ti and N plasma immersion ion implantation and ion beam enhanced deposition (PIII-IBED) to enhance the surface wear resistance of 2Cr13 steel in an effort to prolong its working lifetime. To assess the technique efficacy and surface properties of the 2Cr13 steel samples treated by PIII-IBED using different voltages, the coefficient of friction, wear tracks, microhardness, anode polarization curves, chemical composition and elemental depth profiles were determined. The experimental data show that the wear resistance of the treated 2Cr13 steel samples is improved significantly by the method, and the nitride phases formed in the modified layer play an important role in the enhancement mechanism.     

AZ91D镁合金表面堆焊Al-Si合金涂层微观组织及分析

目的在镁合金上堆焊Al-Si合金涂层,分析Mg/Al界面处过渡区的组织、成分与形成过程。方法采用低成本、高效的直流脉冲熔化极气体保护焊(DC-PMIG welding),在低热输入下将ER4043(AlSi5)焊丝堆焊到AZ91D镁合金表面,形成Al-Si合金涂层。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析Mg/Al过渡区的微观组织,讨论过渡区的组织、成分,并分析其形成过程与机理。结果过渡区分为两部分。区域Ⅰ的主要成分依次为Mg+Al_(12)Mg_(17)、Al_(12)Mg_(17)、Al_(12)Mg_(17)+Al_3Mg_2和Al_3Mg_2,不规则块状Mg_2Si相弥散分布于其中。区域Ⅱ的主要成分为柱状α-Al,表面析出了大量点状Al_3Mg_2,α-Al柱状晶晶界处存在黑色点状Mg_2Si。结论直流脉冲熔化极气体保护焊能够在AZ91D镁合金表面制备Al-Si合金涂层,基体与涂层之间存在过渡区,过渡区中不同位置的镁、铝相对含量不同,成分也不相同。区域Ⅰ与区域Ⅱ中Mg_2Si不同的析出顺序,使其微观结构不同:Mg_2Si在镁含量相对较多的区域Ⅰ中优先析出并长大,形成块状Mg_2Si;而区域Ⅱ中率先析出α-Al,随后在α-Al晶界处形成了黑色点状Mg_2Si。     

AZ91D 镁合金表面激光熔覆 Al-Cu 合金的温度场模拟与验证

目的确定AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Cu合金的最佳工艺参数。方法利用有限元软件ANSYS建立移动高斯热源作用下的温度场三维模型,对不同参数下激光熔覆过程中的温度场进行动态模拟,确定工艺参数。结果熔池中心的温度随着激光功率的增大而增大,随着热源移动速度和光斑直径的增大而减小。温度过高时,熔覆层下塌且内部出现裂纹;温度过低时,熔覆层上有大量的金属颗粒且内部含有夹杂物。结论当功率为240 W、扫描速度为2.5 mm/s、光斑直径为0.6 mm时,熔池中心的温度约为1100℃,熔覆层与基体接触面的温度约为700℃。在此参数下得到了表面成形光滑且与基体结合紧密的致密熔覆层。     

基于VC的焊接混沌关联维数分析软件

在G-P算法及相关改进的基础上,开发了焊接混沌关联维数的可视化分析软件。该软件能够根据不同的焊接方法和试验参数,对焊接过程时间序列信号的关联维数进行准确计算与分析,具有友好的人际交互界面。整体软件设计分为参数设置、结果输出和分析与备注3个模块,分别用于不同焊接条件下关联维数及相关参数的数值计算和拟合曲线,并根据用户的不同需求进行数据的提取和保存,进而对焊接过程的稳定性和工艺优化做出定量地评估。该软件的开发不仅充分利用了计算机资源,而且为焊接混沌特性的研究提供了有利的工具。     

脉冲电流对钛/铝异种金属熔钎焊界面特征的影响

采用填丝脉冲钨极氩弧焊(P-GTAW)对TA15钛合金与2024铝合金进行焊接试验. 分析脉冲电流对钛/铝异种金属界面结合特性的影响;观察接头厚度方向不同位置Ti/Al界面显微组织特征,并对界面反应层的物相组成和化学元素分布进行分析. 结果表明,采用P-GTAW实现了钛与铝异种金属薄板的对接,钛合金发生微量熔化,与铝合金形成熔钎焊结合;通过采用脉冲电流,改善了Ti/Al界面的能量密度分布,减小了接头厚度方向界面的显微组织差异;由于脉冲电流的作用,减少了Ti/Al界面附近连续脆性金属间化合物的生成,降低了接头的裂纹敏感性,提高了接头的性能.     

不同参数下MIG焊电弧光谱波动特点

熔化极惰性气体保护焊(MIG)过程中,熔滴过渡、弧长波动等会引起辐射的剧烈变化,其变化规律对于焊接质量检测具有重要意义.文中通过采集不同参数下的MIG焊电弧光谱分布,研究其在焊接过程中的变化规律;并结合该参数下熔滴过渡特征,基于电弧物理理论,对典型参数下光谱波动的规律进行物理解释.结果表明,不同参数下电弧光谱的分布和变化规律不同,具有各自的光谱分布特征;在MIG焊接过程中,由于熔滴过渡会造成光谱信息的规律波动,但在过渡的不同时间段,光谱信号在不同谱段(紫外区、可见光区、近红外区)的变化规律存在较大差异.     

坡口角度及焊丝偏移量对钛/铝冷弧MIG焊接头显微组织与力学性能的影响

采用SAl 5183焊丝对TA2钛/5A05铝进行脉冲冷弧MIG焊. 研究钛侧坡口角度θ及焊丝偏移量d对接头成形及显微组织与力学性能的影响. 结果表明,坡口角度过小时,接头上部钛局部熔化而根部结合不良,Ti/Al界面组织差异大;坡口角度过大则出现焊缝下塌;坡口角度在30° ~ 45°范围内,Ti/Al界面组织差异小且结合良好. 焊丝偏向钛侧时,接头上部钛局部熔化而根部结合不良,Ti/Al界面组织差异大;焊丝向铝侧偏移过大则出现焊缝下塌;焊丝偏铝侧0 ~ 1 mm时,Ti/Al界面组织差异小且结合良好. 试验获得的优化工艺为坡口角度θ = 35°,焊丝偏铝d = 0.5 mm. 最佳工艺下,接头上部Ti/Al钎焊界面形成了Ti_3.3Al和TiAl₃两层金属间化合物;接头下部则通过形成一层TiAl₃实现钎焊结合;接头平均抗拉强度达198 MPa.     

基于特征元素谱线的TIG焊质量检测方法

通过采集钢钨极氩弧焊(TIG焊)电弧光谱,对其在200～1 100 nm 间的元素线谱进行了研究,对电弧光谱中存在的辐射线谱进行了标定.并基于电弧等离子体辐射基础理论,分析了TIG焊电弧辐射的特点,提出利用特征元素线谱检测焊接质量的思想;通过特征元素谱线(段)的筛选,给出与焊接质量密切相关的特征谱线(谱段).结果表明,通过同步采集选定谱段的焊接电弧辐射强度,研究特征谱线(谱段)电弧辐射在焊接过程中强度的变化;基于不同谱段信号变化特点,可对焊接过程的干扰因素进行融合判识,从而检测干扰因素和焊接质量;不同干扰因素的响应特征谱段不同.

Abstract：

By collecting spectrum of TIG welding are, the spectral distribution in 200 ～ 1 100 ran was studied and the line spectra in the radiation were calibrated. Based on the character of arc plasma radiation, the radiation of TIG welding arc was analyzed. Furthermore, a method for diagnosing welding quality with line spectra of special elements was also provided. Through analyzing the spectral line (zone) of certain element, the spectral lines (zones) related to welding quality were selected. Experimental results show that the welding quality can be diagnosed with the spectral signal in the selected spectral zone, which varies during the welding process. Different disturbances have their characteristic diagnosis spectral zone.     

不同参数钢和铝TIG焊电弧光谱辐射分析

通过调整焊接参数,对不同焊接参数下(弧长、电流、气流量),钢(直流正接)和铝(直流反接)TIG焊电弧的光谱分布信息进行了采集,研究不同焊接参数下焊接电弧光谱信息的变化规律.结果表明,钢TIG焊过程中,不同谱段辐射强度会随弧长增加而增加,但在弧长较长时与较短时变化规律不同;其中线谱较少区域与弧长变化之间的线性度最好;辐射随焊接电流的增加成正比增加;在气流量较大时,随气流量变化不明显,气流量较小时存在明显影响.铝在TIG焊中,随弧长变化,光谱辐射强度没有明显变化;辐射随焊接电流的增加成正比增加;在气流量较大时随气流量变化不明显,气流量较小时存在明显影响.