钛合金激光清洗及其对激光焊接气孔的影响

采用砂纸打磨、酸洗、激光清洗等方式对Ti6Al4V钛合金进行焊前清洗。通过扫描电镜、白光干涉仪、能谱仪分析了各种清洗方式下的表面形貌、粗糙度和化学成分，研究了不同清洗方式及参数对清洗效果的影响。在均匀熔透和表面质量良好的同一激光焊接条件下，比较了不同清洗条件对气孔率的影响。合适的激光清洗可有效清除焊接试件表面氧化层，并改善表面粗糙度，得到较低的气孔率，其焊缝可达到中国航天工业行业标准I级焊缝要求。     

Seam-tracking based on dynamic trajectory planning for a mobile welding robot

A new seam-tracking method based on dynamic trajectory planning for a mobile welding robot is proposed in order to improve the response lag of the mobile robot and the high frequency oscillation in seam-tracking. By using a front-placed laser-based vision sensor to dynamically extract the location of the weld seam in front of torch, the trend and direction of the weld line is roughly obtained. The robot system autonomously and dynamically performs trajectory planning based on the isometric approximation model. Arc sensor technology is applied to detect the offset during welding process in real time. The dynamic compensation of the weld path is done in combination with the control of the mobile robot and the executive body installed on it. Simulated and experimental results demonstrate that the method effectively increases the stability of welding speed and smoothness of the weld track, and hence the weld formation in curves and corners is improved.     

基于轨迹动态规划的移动机器人焊道自动跟踪

针对大型构件复杂轨迹焊缝自动焊中的移动机器人跟踪控制滞后和焊接轨迹频繁振荡等问题,提出一种基于轨迹动态规划的焊道跟踪方法.利用结构光传感器检测区域超前于电弧的优势,实时获取焊接区前方焊缝位置特征信息实现对焊道轨迹宏观走向的超前感知,基于焊道等距逼近思想动态规划移动机器人运动轨迹,结合电弧传感技术实时检测焊接偏差信息,通过机器人本体与机载执行机构的协同控制对焊接轨迹进行动态补偿.结果表明,该方法提高了复杂轨迹焊缝跟踪中焊接速度一致性及焊接轨迹平滑度,改善了焊道弯曲或折角处的焊缝成形质量.     

强制冷却对IC10合金激光熔覆组织与硬度的影响

为实现IC10定向凝固高温合金高效、高质量的激光熔覆,开发了通水冷却装置实现激光熔覆过程中的强制冷却,研究了不同冷却条件对激光熔覆层定向凝固组织生长和硬度的影响. 结果表明,相较于无冷却条件,在同样激光熔覆工艺参数下采用强制冷却进行激光熔覆会改变熔覆层形貌,并提高柱状晶在熔覆层中的体积分数,有助于得到更多定向连续生长的柱状晶. 此外,强制冷却对于熔覆层各区域硬度无明显影响,但由于强制冷却条件下熔覆层中柱状晶增多,因此高硬度区域增大.     

球床反应堆燃料元件脉冲气力提升动力特性分析

球床反应堆采用球形燃料元件多次通过堆芯的循环运行方式，燃料元件从堆芯底部连续单列排出后依靠管路气动推力逐一被提升至堆芯顶部。本文建立了球形燃料元件“近等径”管路脉冲气力提升运动模型，并在此基础上分析了气源压力、控制阀有效截面积、球外径与管内径的直径比等参数对提升过程燃料元件运行速度的影响。利用测速装置测量了10 MW球床反应实验堆提升器出口燃料元件的运行速度，实验结果接近理论分析结果。近等径球流管路脉冲气力提升运动模型的建立及实验研究为球床反应堆燃料输送系统优化设计及运行调控提供了理论依据。     

Cu/低k芯片铜引线键合中应力状态的数值分析

新型Cu/低k芯片以其优异的性能逐步替代Al/SiO2芯片在微纳米器件中得到越来越多的应用。但由于其抗变形能力和强度较低,在引线键合中容易发生损坏。为研究Cu/低k芯片键合中的应力特征和失效机理,建立了Cu/低k芯片与传统Al/SiO2芯片铜引线键合过程的有限元分析模型,计算并对比分析了两种芯片中的应力状态。结果表明:芯片内应力在键合初期快速增长,随后继续增加,但增速变缓;键合过程中高应力区位于铜微球与芯片接触区边缘的下方,呈环形分布;振动中劈刀所在侧高应力区的范围及应力值明显大于另一侧;Cu/低k芯片中应力主要集中于Cu/低k层,Al/SiO2芯片中应力主要集中于劈刀所在侧的Si基板内。键合过程中应力在Cu/低k层的高度集中是新型芯片更易发生分层和开裂失效的根本原因。     

工艺参量对NdFeB永磁体和SPCC钢激光点焊质量的影响

为了将激光点焊工艺应用于NdFeB永磁体与冷轧碳钢薄板的连接,试验研究了脉冲功率、脉冲宽度和离焦量对焊点形貌和接头强度的影响.激光点焊中存在热导焊和深熔焊两种焊接模式,改变峰值功率和离焦量都能使焊接模式发生转变,而改变脉宽时焊接模式不转变.点焊试样剪切试验中存在脱壳式、剪断式和压断式3种断裂模式,所对应的熔核尺寸和剪切载荷依次增加.结果表明,为获得较高的连接强度,宜使峰值功率与离焦量适当配合,实现深熔焊模式进行焊接,而脉冲宽度不宜太大.     

采用固有应变法预测铝合金焊接变形

伴随焊接过程而产生的焊接变形和残余应力是影响焊接产品精度和性能的重要因素,至今仍然是工业生产中迫切需要解决的重要课题。目前常用的预测焊接变形的方法是三维热弹塑性有限元法,但是由于现有计算机计算能力的限制,还不能预测很多复杂结构的焊接变形。固有应变法是由日本学者提出的解决复杂结构焊接变形的方法,它忽略了整个焊接过程,直接将固有应变施加于壳单元上,经过一次弹性计算就可得到焊接变形。本文用三维热弹塑性有限元和试验相结合的方法获得了平板对接接头形式下的固有应变,运用固有应变法预测铝合金5052平板对接后的焊接变形,通过计算和试验相结合的方法验证了固有应变法预测铝合金焊接变形的可行性,结果表明,固有应变法能够较准确地预测焊接变形,且所用的时间短。     

清华大学焊接研究中心隆重召开庆贺潘际銮院士八十华诞暨焊接学科发展研讨会

2007年12月15日,清华科技园的阳光厅洋溢着热烈而欢庆的气氛,庆贺中国焊接事业的开拓者、中科院院士、清华大学教授潘际銮先生八十华诞暨焊接学科发展研讨会在这里隆重召开.     

基于对象特征分析的焊缝识别视觉传感技术

不同于以往将自动化焊接的视觉传感技术分为主动视觉、被动视觉或一维、二维、三维视觉，根据焊接视觉传感所提取的对象信息（特征），提出一种新的对焊缝识别视觉传感技术的分类思路，该分类将已有的视觉传感方法分为以下二类：基于待焊工件的宏观三维结构特征的视觉传感，以及基于待焊工件区域光学特征的视觉传感。在上述分类思想的指导下，根据待焊工件（尤其是多层多道焊缝）具有明显纹理特征的特点，提出了基于纹理分析的待焊区识别方法，该方法利用待焊区的一个以往不被关注的但又十分明显的特征实现待焊区的自动识别。