电阻加热金属丝材塑性变形电-热-机械响应分析

电阻加热金属丝材增材制造技术对空间设备的修复和制造具有重要意义，在电阻加热金属丝材熔化沉积成形过程中，金属熔体的塑性变形影响金属零件的成形形貌. 为了精确探究金属熔体的塑性变形，将不同的电流密度通过短路的金属丝材，通过高速摄像机观测金属丝材塑性变化，采用热像仪和电压电流采集系统分别采集了金属丝材熔化过程的温度变化和电信号变化. 数值分析金属丝材塑性变形的机电热响应状态. 结果表明，数值计算得出最大挠度是电流密度的线性函数，与试验结果一致，通过高密度电流的金属丝材会发生显着的塑性变形. 在高电流密度的电流的作用下，释放出大量的焦耳热会引起局部温度的显着升高，从而导致屈服应力的降低，由于电-热-机械相互作用的原因，容易在电子互连中引起塑性变形.     

智能应急救援装备研究现状与发展趋势

在地震、火灾等灾害现场,抢险救援任务的紧迫性突显了对智能化应急救援装备的迫切需求。智能应急救援装备的使用可极大地提高救援队伍的战斗力,快速、高效地处理各类灾害,特别是突如其来的严重灾难,大大减少救援人员的伤亡和国家的财产损失,具有重要的研究意义。按照工作环境和用途可将智能应急救援装备分为空中救援装备、陆地救援装备、水下救援装备以及通用救援装备等。在对智能应急救援装备及关键技术的研究现状进行概述的基础上,分析发现了当前研究还存在着缺乏高效的机构设计方法、装备可靠性不佳、智能化程度较低、通信技术成熟度不高以及人机友好性较差等问题,这都导致了智能应急救援装备在大型灾害现场应用程度不高。指出了智能应急救援装备将向着先进的结构设计、可靠的运动性能、高智能化、快速精准的通信及良好的人机交互的方向发展。     

Droplet-targeting laser hybrid indirect arc for additive manufacturing technology-A preliminary study

The contradiction between manufacturing accuracy and manufacturing efficiency is discussed in this paper.In order to solve this problem,a novel droplet-targeting laser hybrid indirect arc for additive manufacturing technology is proposed in which a couple of wires are melted using the alternating current with interwire indirect arc to achieve high deposition rate.On the other hand,droplets actively target the laser beam and detach from wire tip under the recoil pressure subjected to pulsed laser irradiating at desired position and with controlled mass for a precise bead forming.The process of alternative droplet growing at desired position are mathematically analyzed and then preliminary verified by experiment.By precisely controlling the wire feed speed and current frequency,the melting process at desired position and mass of wire is successfully obtained which is the fundamental for next-step for the droplet actively targeting laser.     

面向虚拟现实人机协作焊接系统的运动控制策略

以发挥人的优势为目标,设计虚拟现实人机协作焊接系统的运动控制策略并研究其针对焊接任务的可靠性.远程协作焊接过程可以将空间六自由度控制器的输入信号转换为目标焊枪的位姿变化、速度变化或加速度变化.面向焊接的任务性质,设计静态位姿型、动态位姿型、速度型、加速度型四种控制策略.在虚拟现实环境下开发用于检验运动控制策略可靠性的焊接跟随试验测试分析系统,研究遥控焊枪跟随物体沿直线轨迹、曲线轨迹、空间曲线轨迹运动时,四种运动策略的跟踪精度.结果表明,动态位姿型控制策略是应用于虚拟现实人机协作焊接系统中总体表现最稳定、适应性最强的运动控制策略.     

基于中间过渡层的5A06/0Cr18Ni10Ti气化冲击焊接工艺研究

利用气化冲击焊接技术,制备了力学性能良好基于中间层的5A06铝合金与0Cr18Ni10Ti不锈钢气化冲击焊接接头,中间层3003铝合金与飞板5A06铝合金和靶板0Cr18Ni10Ti界面焊接良好,接头结合区域呈圆环状。通过信号采集系统分析了铝箔气化时间和电流随能量输入的变化,采用OM和SEM分析了接头界面的微观形貌和元素分布。研究了能量输入对铝箔气化的时刻和接头力学性能的影响。结果表明,随着能量输入的增加,铝箔气化所需时间减小,最终碰撞速率增大,从而使焊接区域直径增大;接头的抗拉力和抗剪力随能量输入的增大而增大。当能量输入为9 kJ时,接头的最大抗拉力为44.0 k N,抗剪力为2.1 kN;5A06/3003界面呈中间对称波状结合,3003/0Cr18Ni10Ti界面以金属间化合物连接,结合区域错位分布。     

电弧热丝变极性等离子弧增材制造成型尺寸预测

电弧热丝变极性等离子弧(arcing-VPPA)对传热与传质的可靠控制使其在电弧增材制造方面拥有独特的优点。针对单道多层铝合金堆砌试样,利用二次通用旋转组合方法针对性地设计了单壁墙试验样本,通过多次回归方程建立了单壁墙成型尺寸与工艺参数之间关系的数学模型。结果表明,模型能够较好地预测单壁墙的熔敷尺寸,真实值与拟合值基本一致。同时发现,等离子电流、行走速度、送丝速度对层高的影响较为明显,且等离子电流与焊接速度对层高的影响存在交互作用;而对熔宽影响较明显的是等离子电流、变极性脉冲MIG电流以及焊接速度。同时分析了增材成型熔宽尺寸稳定性控制策略,发现等离子电流以等差数列排序的控制方案在增材宽度的稳定性控制上具有明显优势。     

脉冲激光与电弧布置方式对铝合金焊接熔滴过渡与焊缝形貌的影响

以2219铝合金为基板，研究了不同脉冲激光-电弧布置方式下的熔滴过渡与焊缝形貌特征，分析了熔深增加的机理. 结果表明，当脉冲激光照射母材时，脉冲激光主要提供对母材的热输入，母材温度的增加有助于促进熔滴铺展，稳定熔滴过渡过程；当脉冲激光照射熔滴缩颈时，主要提供对熔滴的力输入，蒸发反力的作用下形成"一脉一滴"，显著提高熔滴过渡频率与熔滴飞行速度，增加了熔滴对熔池的冲击力，熔深增加；当脉冲激光交替的照射熔池和熔滴时，一方面能够对母材进行加热，有助于熔滴的铺展，另一方面能够提高熔滴过渡频率，提高焊缝的均匀性.     

2219铝合金FSW/VPPAW交叉接头组织和性能

通过沿垂直于搅拌摩擦对接焊缝的方向进行变极性等离子弧对接立焊获得交叉焊缝,研究了6mm厚的2219铝合金交叉焊缝的微观组织和拉伸性能.并利用扫描电镜对焊缝断口的形貌进行了观察.结果表明,交叉焊缝呈现出铸态组织的特征,但是与单纯变极性等离子弧焊焊缝相比组织更不均匀.交叉焊缝的力学性能具有方向性,沿变极性等离子弧焊方向抗拉...     

2219铝合金FSW/VPPAW交叉焊缝气孔缺陷

以6mm厚2219铝合金板材为研究对象,在搅拌摩擦焊焊缝上表面,沿垂直于搅拌摩擦焊方向,进行变极性等离子弧对接立焊,获得十字交叉焊缝.重点研究了搅拌摩擦焊热输入量对交叉焊缝气孔敏感性的影响.结果表明,随着搅拌摩擦焊热输入量的提高,焊缝中气孔数目减少.该研究为后续交叉焊缝气孔产生机理和解决方案的研究奠定了基础.     

5E61铝合金VPPAW焊接接头性能分析

采用变级性等离子焊机(variable polarity plasma arc welding, VPPAW)穿孔等离子立焊的焊接方法,以牌号为5356和5E61的焊丝作为填充材料,对板厚为4 mm的5E61铝合金进行了焊接试验. 结果表明,在规定焊接参数条件下,可以获得优良的焊接接头. 对焊接接头观察发现,焊缝组织细小均匀,熔合区组织相比焊缝区有一定的粗化. 对力学性能测试分析,若使用5356焊丝,在焊缝区由于金属元素被烧损蒸发,降低焊接接头强度;焊缝区填充5E61焊丝,部分Er元素以相的形式析出,其晶胞尺寸与铝基体很接近且错配度小,从而提高焊接接头的力学性能;虽焊接接头力学性能有所下降,但总体硬度均达到母材硬度的85%以上.