铝/钢异种金属焊接接头界面Al-Fe金属间化合物生成及其热力学分析

对铝/钢异种金属焊接接头界面进行了XRD和EDS分析,结果表明:在Al-Fe界面上主要生成Fe2Al5和FeAl3两种金属间化合物,以热力学基本定律为基础,建立了基于相图的Al-Fe金属间化合物形成的吉布斯自由能计算模型,利用该模型分别计算了各Al-Fe金属间化合物形成的吉布斯自由能随温度变化的关系。结果表明,生成Fe2Al5的吉布斯标准自由能比生成FeAl3的低,所以在铝/镀锌钢板的焊接过程中,Fe2Al5要比FeAl3优先生成。     

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在高强管线钢的工程应用过程中,较高的焊接残余应力会导致焊缝产生应力腐蚀和疲劳裂纹以至失效。简要介绍了高强度管线钢的焊接方法,对比了传统电弧焊与先进焊接方法的工艺特点,以及不同焊接方法的残余应力分布,概述了通过无损检测手段进行残余应力分析的相关研究结果,并通过数值模拟进行了焊接残余应力的对比和分析。指出,通过不同的数值模型及有限元分析等手段,可快速获得不同焊接方法的接头残余应力分布,以便于对焊接工艺进行调整。     

铝/钢电弧辅助激光对接熔钎焊铺展特性

采用小功率TIG电弧辅助激光热源进行5A06铝合金和热镀锌ST04Z钢的预置粉末对接熔钎焊工艺试验,通过SEM,Photoshop来研究预留间隙、背面填涂钎剂、激光热输入、辅助电弧电流、热源中心间距、填加焊丝对熔钎焊接头铺展宽度的影响. 结果表明,预留小于0.5 mm的间隙与背面填涂钎剂均可增大铺展宽度;在未焊穿的前提下,随激光热输入和辅助电弧电流的增加,铺展宽度增大;随热源中心间距的增大,铺展宽度先增加后减小. 焊接熔池中填加Al-Si焊丝较未填加焊丝的铺展性更好,获得连续、美观的焊缝表面形貌.     

基于近似熵铝合金脉冲MIG焊过程稳定性分析

为确定铝合金脉冲MIG(P-MIG)焊过程稳定性,根据近似熵的理论,对铝合金脉冲MIG焊中的电压信号进行近似熵分析,通过对不同焊接速度、送丝速度与占空比的焊接工艺参数下的电压信号近似熵的计算与比较.结果表明,利用电弧电压信号的近似熵分析可以衡量铝合金脉冲MIG焊接过程稳定性,平均近似熵值小,标准方差小,其焊接过程比较稳定;平均近似熵值大,标准方差大,其焊接过程不稳定.     

铝合金MIG焊丝伸出长度视觉提取算法及动态过程辨识

建立了一种基于视觉传感的铝合金MIG焊丝伸出长度检测系统,并提出了相应的图像处理算法,通过使用CCD摄像机,实时获取焊接区图像,根据焊丝特征定位其在图像中的纵坐标,然后对图像进行剪切,移位并叠加,使焊丝特征与背景之间的差别得到强化并提取焊丝伸出长度信息,结果表明,该算法快速有效.在以上工作的基础上,设计了阶跃响应试验,对焊丝伸出长度受送丝速度的影响规律进行了辩识,得到了数学模型,为铝合金MIG焊接过程中焊丝伸出长度传感与控制奠定了基础.     

不锈钢/碳钢TIG焊熔池表面流动行为

为研究异种钢在钨极惰性气体保护焊过程中的熔池表面流动行为,以粒子示踪法为基础,通过激光熔池表面反射的方法,对304不锈钢/Q235碳钢、316L不锈钢/Q235碳钢焊接过程中熔池表面液态金属的流动行为进行了研究,分析了熔池表面示踪粒子的运动趋势,并以此为依据计算了熔池表面液态金属的流动速度.结果表明,在不锈钢/碳钢的TIG焊过程中,熔池表面的液态金属存在从不锈钢侧流向碳钢侧的流动行为.其中,示踪粒子在304不锈钢/Q235碳钢的焊接熔池表面平均流动速度约为25.3 mm/s,在316L不锈钢/Q235碳钢的焊接熔池表面平均流动速度约为21.6 mm/s.     

双丝旁路耦合电弧高效MIG焊方法及控制系统

提出了新型双丝旁路耦合电弧MIG高效焊接方法,理论分析证明其有利于高效焊接过程,但焊接试验表明该方法在开环情况下焊接过程极不稳定,焊缝成形差.分析了双丝旁路耦合电弧开环不稳定的原因,提出了双丝旁路耦合电弧MIG焊闭环控制方法,采用基于xPC实时目标机技术建立了双丝旁路耦合电弧控制硬件系统,运用Mat-lab/Simulink工具开发了其控制系统的快速原型.结果表明,模糊控制器的控制效果可以满足稳定焊接的要求.在此基础上进行了高效焊接试验,与传统MIG焊方法相比可大幅提高焊接效率.     

铝/钢异种金属电弧辅助激光熔钎焊工艺

进行了铝/钢异种金属的电弧辅助激光熔钎焊试验,分析了激光功率、电弧电流、焊接速度、热源中心间距对金属间化合物层厚度和接头抗拉强度的影响,优化了焊接工艺参数。结果表明:在其他焊接参数不变的情况下,随着激光功率、电弧电流的增大,焊接速度、热源中心间距的减小,金属间化合物层厚度随之增加。电弧辅助激光熔钎焊的优化工艺参数为激光功率1.2 k W、电弧电流15 A、焊接速度10 mm/s,热源中心间距15 mm。在该焊接参数下,可以获得性能良好的焊接接头,其抗拉强度达到163 MPa,金属间化合物厚度小于10μm。     

铝/钢异种金属MIG熔钎焊接头腐蚀性能研究

采用脉冲旁路耦合电弧(DE-GMAW MIG)熔钎焊和ER5356铝合金焊丝对1060铝/Q235镀锌钢异种金属进行了搭接焊。用浸泡腐蚀试验和电化学腐蚀试验对焊接接头的腐蚀行为进行了研究,分析了焊接热输入对焊接接头腐蚀性能的影响。通过SEM并结合EDS对接头的腐蚀形貌和表面腐蚀产物进行了观察与分析。结果表明:铝/钢焊接接头处出现了显著的电偶腐蚀,且随着焊接热输入的增大,焊接接头的耐腐蚀性能下降。铝/钢焊接接头界面反应层金属间化合物的形成对铝/钢焊接接头的腐蚀性能是不利的,应尽量避免形成过多的界面层金属间化合物。     

基于相场法的含孔平板弹塑性断裂模拟

基于金属的弹塑性断裂理论,用相场法分析不同孔间距和孔分布对平板裂纹扩展和断裂行为的影响。建立弹塑性拉伸损伤模型对含孔平板的断裂过程进行数值研究。结果表明:相场法适用于弹塑性材料内部复杂裂纹扩展的描述,孔间距和分布对含孔平板的断裂韧性有重要影响。在同一水平线上的孔洞,孔间距差值越小,产生的支反力越大;交错孔洞比并列孔洞的支反力更大、韧性更好。