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.     

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.     

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。     

非旋转管道环缝焊接自动控制技术

建立了非旋转管道环缝焊接自动控制系统,并介绍了其系统结构和工作原理。该系统可控制焊炬沿三个方向运动,并具有记忆跟踪功能。为满足全位置焊接工艺的要求。焊接电流、电弧电压、焊接速度及焊炬摆动的速度和摆幅等参数能根据焊接位置的不同自动调节。实验表明,该系统运行可靠,能有效提高生产效率,很好地满足了管道环缝打底、填充和盖面焊接的需要,具有重要的工程应用前景。     

基于双目视觉的工业机器人运动轨迹准确度检测

针对工业机器人运动轨迹准确度检测困难的问题,提出了一种基于双目视觉理论的检测方法。根据空间解析几何学中点、线和面三者之间的约束关系,建立了基于直线特征匹配的工业机器人运动轨迹位姿视觉检测模型。基于此模型对一种典型六轴工业机器人运动轨迹的位置偏差和姿态偏差进行了测量。测量结果表明采用这种方法的测量系统结构相对简单,能够方便地进行工业机器人动态轨迹准确度的测量。     

边界散射对超声水平剪切导波成像检测的影响

超声水平剪切(Shear horizontal,SH)导波在工业在役板材成像检测和结构健康监测(Structural health monitoring,SHM)中有重要的应用价值。基于合成孔径聚焦方法,对钢板中人工缺陷用超声SH导波进行成像,对边界散射条件下的成像检测阵列信号进行分析,探讨了边界散射对超声SH导波成像检测的影响。研究结果表明,基于合成孔径聚焦的超声SH导波成像方法用于板材缺陷成像检测时,超声边界散射使成像信号双曲线阵列特征弱化,缺陷声波信号衰减增大,信号散射噪声增强,进而使成像清晰度降低,易导致漏检;同时边界散射会造成同一缺陷信号产生双峰或多峰,成像信号双曲线阵列特征紊乱,使成像发生畸变,会导致误检。这将为进一步改进工业在役大尺度板材超声导波成像质量与提高结构健康监测水平提供重要基础。     

激光-等离子弧复合焊接熔池流动和传热的数值分析

建立了激光-等离子弧复合焊接过程中液相区、糊状区和固相区的统一模型,在模型中同时考虑了表面张力、热浮力和电磁力的作用,通过数值计算得到了熔池的速度场和温度场,重点研究了电磁力对熔池流动和传热的影响.结果表明,在熔池形成的初始阶段,表面张力对熔池中的对流和传热起主要作用,而电磁力的作用受到抑制,随着熔深增加,电磁力作用增强并引起涡旋,导致熔深和下表面熔宽增加.针对1420铝锂合金的复合焊工艺试验表明计算结果与实际相符合.     

一种X射线成像系统模型及其快速标定方法

利用X射线进行工件内部缺陷检测是目前应用最广泛的无损检测方法之一,基于图像处理的自动检测技术是其主要发展方向.系统成像模型的建立和标定确定了成像目标与其图像之间的几何对应关系,是利用图像进行自动定位与测量的前提.在忽略一些非线性因素如图像增强器输入屏形状等的情况下,针对用于大直径螺旋钢管焊缝缺陷自动检测的射线成像系统,提出一种简便、可操作性强的方法进行建模并进行标定,结果表明了所采用方法的有效性.     

铝合金电阻点焊过程的有限元模拟

建立了铝合金电阻点焊过程的有限元分析模型，采用基于显微接触理论的接触电阻模型模拟点焊过程中试件与试件界面上的接触电阻。计算获得了焊接过程中电极／试件和试件／试件接触界面上接触半径的变化，以及试件间界面上压应力、电流密度和温度的分布。试验考察了熔核的形成和长大过程。比较表明，计算与试验测量结果符合很好，证实了所采用的接触电阻模型在铝合金电阻点焊模拟中的正确性和适用性。