基于机器学习的薄板等离子弧搭接焊的熔深预测

在等离子弧搭接焊中,搭接焊接头的焊缝熔深是评价焊接质量的关键指标之一,而焊接过程中的热输入信息和熔池图像信息都与焊缝熔深有密切关系。本文通过建立304L不锈钢薄板等离子弧搭接焊数据采集系统,利用LabVIEW实时检测电信息,采用视觉传感技术实时获取薄板等离子弧搭接焊过程中的熔池图像,并通过图像处理方法获得熔池的几何参数信息,结合焊接工艺参数,选择峰值电流、峰值电压、焊接速度、离子气流量、保护气流量、熔池宽度和熔池后端长度作为输入量,焊缝熔深作为输出量,建立了基于支持向量机回归和BP神经网络的熔深预测模型。实验验证表明,采用径向基函数的支持向量机回归模型可以有效地对焊缝熔深进行预测,并具有很好的泛化能力,可为进一步实现在线优化焊接工艺参数提供依据。     

基于 CMT 电弧增材的焊缝成形尺寸规律研究

目的研究焊接参数对焊缝成形尺寸的影响规律。方法基于冷金属过渡技术,采用正交试验方法得到在不同参数组合下焊缝熔宽、余高和第2层增高,通过多元线性回归拟合,建立了焊缝熔宽、余高和第2层增高与焊接参数之间的回归模型。结果影响焊缝熔宽和余高的主要焊接参数是焊接速度,影响焊缝第2层增高的主要焊接参数是送丝速度,而层间温度的变化对熔宽会有显著影响,但是对余高和第2层增高的影响不大,而且焊缝第2层的增高与余高在数值上存在较大的差异,对比预测值和试验值验证了回归模型的准确性。结论通过改变焊接速度可以引起熔宽和余高的显著变化,层间温度对余高和第2层增高不会造成很大影响。     

TC4钛合金焊接工艺研究

对TCA钛合金进行A—TIG焊和TIG焊,分析不同的焊接方法和焊接工艺参数对焊后钛合金熔深、熔宽和焊缝熔池区域显微组织的影响,运用了光学显微镜等,对A—TIG焊接头的力学性能、显微组织进行了分析研究。试验结果表明,和常规TIG焊相比,在相同的焊接参数下,A—TIG焊能够有效减小熔宽,显著增加熔深;A—TIG焊能够有效减少焊缝气孔数量;对于TCA钛合金的焊接,A—T1G焊比常规TIG焊具有较明显优势。     

不同脉冲、频率下的双丝匹配对焊缝的影响研究

目的 为提高双丝焊接质量,探究不同脉冲和频率下的双丝匹配对焊接质量的影响。方法 采用MIG焊接技术,在3 mm厚的不锈钢板上进行焊接实验,之后观察和分析焊缝表面形貌、电流波形、金相组织以及截面几何形状参数。结果 在同一频率下,前丝单脉冲组的熔深总是小于对应双脉冲组。随着双脉冲频率的增大,熔深、余高也随之增大,熔宽变化不大。结论 在频率为4 Hz时进行焊接能得到较为美观的焊缝。在双丝匹配时,前丝单脉冲会阻碍后丝双脉冲对基板的挖掘和熔滴对熔池的搅拌作用,且前后丝位置顺序对熔深、余高影响较大,对内部金相组织生长形态影响较小。     

FV520B钢激光焊接工艺参数优化及组织性能

借助正交试验方法优化FV520B钢板激光自熔焊焊接参数,以便为后续开槽焊叶轮的激光打底焊提供参数选择依据.利用极差分析法进行焊接参数初选,以熔深为响应量,在较大的参数范围内选出符合熔深条件的较小参数范围.经参数复选,确定的优化焊接参数为:激光功率4.2 kW,焊接速度35 mm/s,光斑直径1.2 mm.选用优化参数进行对接自熔焊,观察发现焊缝熔化区(FZ)组织主要为白色的马氏体和黑色的δ铁素体,并含有少量的碳化物,其中δ铁素体呈现出蠕虫状和板条状两种形态.激光线密度对焊缝熔深的影响较大,熔深随线密度的增大而增加,呈幂函数关系;焊缝的维氏硬度随线密度的增大而略有降低.优化参数后经对接焊得到的焊缝熔化区的硬度略低于母材(BM),热影响区(HAZ)软化比较明显.拉伸实验结果表明,由于缺陷的存在,焊缝的屈服强度、抗拉强度低于母材;而无缺陷或者极少缺陷的情况下,焊缝的强度优于母材.     

超薄不锈钢片的微激光焊接工艺研究

采用微型脉冲激光实现了0.2mm厚321不锈钢片的对接焊,并通过正交优化设计对工艺参数进行了优化,研究了工艺参数对焊接接头微观形貌及组织的影响。结果表明,焊接接头获得最大抗拉力的最优工艺参数是脉冲功率百分比为15、脉冲频率为5Hz、脉冲宽度为2.1ms,此时焊接接头的承载能力达到母材的95%。当微激光焊的脉冲能量过大时会产生热量的积累、导致焊缝发生烧穿,当脉冲宽度较小时激光脉冲的熔透能力较弱、导致焊缝未焊透,这两者都会导致焊接接头的承载能力较差。承载能力较高的焊接接头其显微组织由焊缝中心区的等轴晶和焊缝边缘细小的柱状晶组成。     

奥氏体不锈钢A-TIG焊工艺研究

目的研究焊接参数对焊缝成形和接头宏观组织的影响。方法改变焊接电流、焊接速度、焊接电压以及活性剂中的一个参数,固定其他3个参数不变,对奥氏体不锈钢进行焊接,分析其接头宏观形貌、组织和力学性能。结果随着电流、电压的增加,焊接接头的熔深和熔宽都在增加,随着焊接速度的增加,焊接接头的熔深和熔宽都在降低,在相同参数下,将不同活性剂下的A-TIG焊接头的熔深和熔宽进行比较,发现涂敷C4活性剂接头熔深最大达到4.29mm,而常规TIG焊接头熔深为1.38mm,涂敷C4活性剂的接头熔深为TIG焊的3.11倍,且熔宽也有所减小。结论 C4活性剂A-TIG最佳工艺参数为:I=175 A,U=14 V,v=80 mm/min,此时能将6 mm板材焊透,成形良好,在此工艺下焊缝等轴晶范围最大,焊缝组织最为细小。相比于TIG焊,涂敷C4活性剂接头强度系数提升4.1%。     

双丝单弧气保焊熔滴过渡及焊缝成形

双丝单弧气保焊是一种新型熔化极焊接方法,系统由单电源、单送丝机构和单焊枪组成,双丝共用一个具有两孔的导电嘴,单电源通过导电嘴同时向双丝输出电流形成单个电弧,双丝末端熔滴相互吸引形成共熔滴并稳定过渡到熔池。采用高速摄像、信息同步采集及焊接电源等装备,开发双丝单弧气保焊熔滴过渡试验系统,研究了不同焊接电流参数对熔滴大小、过渡行为及焊缝形貌的影响,并阐明了双丝单弧气保焊熔滴过渡机理。结果表明：随着焊接电流的增大,熔滴过渡形式依次为多脉一滴、一脉一滴、射流过渡和潜弧射流过渡四种模式,过渡频率逐渐增大,熔滴体积逐渐减小。焊缝形貌研究表明,随着焊接电流增大,焊缝熔深逐渐增大,熔宽先增大后减小,当焊接电流为570 A时,焊缝截面成形质量最佳,此时熔敷速度为15.8 kg/h。     

电弧增材制造成形工艺影响因素研究

采用Ti6321A焊丝进行电弧增材制造,研究了焊枪姿态和摆动参数等工艺因素对成形的影响。结果表明,不同的焊枪角度对增材制造焊缝堆焊成形形貌具有显著的影响,当焊枪姿态由推焊变化到拉焊时,焊缝熔宽减小,余高变高,即焊缝表面铺展能力减弱;焊缝熔深在焊枪垂直时达到最大值。焊枪摆动会使增材制造表面呈现纹路特征,纹路之间的宽度直接由摆长参数决定,摆宽对焊缝熔宽有显著影响,呈近似线性关系。     

焊管CO2气体保护焊单面焊双面成形焊接工艺

焊管的单面焊双面成形焊接工艺是在接缝间隙处依靠控制熔池金属的操作技术来实现单面焊接,正、反双面成形。焊接时随着电弧热源的稳定,液态金属熔池沿前线熔化,沿后端线结晶,高温液态熔池处于悬空状态。选用100％C02气体保护焊,熔深好,焊缝成形美观,便于单面焊双面成形。焊管的单面焊双面成形焊接工艺焊缝质量好、焊接速度快、节省了焊接材料而且焊缝内部的质量容易达到探伤质量的求。     

Genetic-Algorithm-Based Computational Models for Optimizing the Process Parameters of A-TIG Welding to Achieve Target Bead Geometry in Type 304 L(N) and 316 L(N) Stainless Steels

The weld-bead geometry in 304LN and 316LN stainless steels produced by A-TIG welding plays an important role in determining the mechanical properties of the weld and its quality. Its shape parameters such as bead width, depth of penetration, and reinforcement height are decided according to the A-TIG welding process parameters such as current, voltage, torch speed, and arc gap. Identification of a suitable combination of A-TIG process parameters to produce the desired weld-bead geometry required many experiments, and the experimental optimization of the A-TIG process was indeed time consuming and costly. Therefore it becomes necessary to develop a methodology for optimizing the A-TIG process parameters to achieve the target weld-bead geometry. In the present work, genetic algorithm (GA)-based computational models have been developed to determine the optimum/near optimum process parameters to achieve the target weld-bead geometry in 304LN and 316LN stainless steel welds produced by A-TIG welding.     

厚度为0.05 mm的316不锈钢激光焊接工艺

目的 研究0.05 mm厚不锈钢的最佳激光焊接参数,以便对实际生产进行指导.方法 采用IPG公司的连续光纤激光器对厚度为0.05 mm的316不锈钢进行连续焊接.首先,对焊接夹具的夹持间距进行研究;其次,通过设置焊缝轨迹导出线解决轨迹末尾的弧坑问题;最后,对激光功率、焊接速度及离焦量进行正交试验.结果 当激光功率为70...     

环形光斑激光塑料焊接工艺研究

目的 为了提高塑料焊接焊缝的剪切强度,满足实际生产要求.方法 采用环形光斑进行激光焊接试验,通过对激光功率、焊接速度、离焦量工艺参数进行三因素三水平正交试验,得到最佳工艺参数.结果 在最佳工艺参数条件下,即激光功率为50 W,焊接速度为150 mm/s,离焦量为5 mm时,PA66塑料焊缝最大剪切强度为21.6 MPa...     

铜与奥氏体不锈钢异种材料电子束焊接

目的研究不同参数下铜钢电子束异种焊接以获得符合要求的接头质量。方法以无氧高导热铜(OFHC)和奥氏体不锈钢(304)作为研究对象,控制扫描幅值、焊接速度等工艺参数,采用500 Hz真空电子束偏束"O"形扫描焊接的方式进行焊接。结果在电子束偏钢侧0.2 mm,电子束流为17 mA,聚焦电流为501 mA,焊接速度为600 mm/min的参数下,添加半径为1 mm,频率为500 Hz的圆形扫描波得到了抗拉性能为310.9MPa、硬度大于180 MPa的优质焊接接头。结论不同参数下的接头宏观均出现焊缝上表面下陷缺陷,接头铜侧热影响区存在大量颗粒状、块状、条状的铜钢固溶体析出相,接头钢侧热影响区存在宽度随扫描波幅值减小而减小的黑色过渡带。     

搅拌摩擦焊接过程控制研究综述

从搅拌摩擦焊接过程参数测控角度出发,综述了焊接区域温度、轴向力等主要过程参数的检测方法、各参数的影响因素分析;重点回顾了搅拌摩擦焊接过程参数的控制研究,主要内容为焊接区域温度的控制、轴向力控制、扭矩控制、压入深度控制、焊缝自动跟踪,当前主要采用PID控制器;由于过程模型的建立较为困难,自适应控制是较为理想的方法,控制律和稳定设计是关键环节。进一步加强焊接机理研究,建立更为完善的过程控制模型,才能进一步实现搅拌摩擦焊接过程的高度自动化、智能化。     

Effect of laser welding parameters on fusion zone morphological,mechanical and microstructural characteristics of AISI 304 stainless steel

Nowadays, the Nd:YAG laser has been a promising key tool for joining thin components. In this research, mechanical and microstructural properties of laser welded thin austenitic stainless steel sheets were investigated with experimental investigations, as a function of laser welding parameters. Butt welded joints were made using a Nd:YAG laser in the pulsed wave mode. The appropriate laser welding parameters were found in order to obtain quality and strong weld seam. The pulsed laser seam welding process is controlled by a variety of parameters. We focus on the effects of the several processing parameters on mechanical and microstructural characteristics of joint and weld quality. The aim of this research was to evaluate the influence of these processing parameters on joint strength and microstructure. And also we examined the weldability of stainless steels in butt joint configuration by a pulsed Nd:YAG laser beam.     

基于回归方法和神经网络的电弧增材制造单道成形形貌预测

目的 针对电弧增材制造技术实际应用中工艺参数选取困难和成形结果难预测的问题,确定高效、准确的电弧增材制造单道成形形貌预测的数学方法,以快速、方便地选取丝材电弧增材制造工艺参数并指导成形质量控制。方法 在单道单层丝材电弧增材制造实验的基础上,采用多种回归方法和神经网络方法分别建立焊接电流、电压和焊枪移动速度等多个工艺参数与增材层宽度、增材层高度及熔池深度等成形形貌参数之间的数学关系模型。结果 电弧增材制造单道成形形貌与焊接电流、电压和焊枪移动速度显著相关,且各参数间存在非线性交互作用;采用多元线性回归法可较准确地预测单道增材层宽度,但对于增材层高度和熔深的预测效果较差;神经网络可良好地处理各工艺参数间复杂的非线性关系,其对增材层宽度、增材层高度和熔深的预测平均误差率分别为4.17%、6.60%和7.01%,显著优于多元线性回归法。结论 采用神经网络法可以准确预测电弧增材制造单道成形的形貌参数,进而指导增材制造工艺参数的选取和成形质量的控制。     

汽车车门把手气辅成型工艺CAE优化研究

目的 针对传统汽车车门把手成型工艺在实际应用中塑件收缩变形量大、无法有效控制等问题,开展汽车车门把手气辅成型工艺优化研究。方法 通过确定基于计算机辅助工程的塑件成型方式、设置改造后汽车车门把手塑件结构、优化注塑和注气参数,提出一种针对汽车车门把手气辅成型的工艺优化方案。结果 与优化前成型工艺相比,采用优化后成型工艺得到的汽车车门把手塑件的收缩变形量明显降低,汽车车门把手塑件的收缩变形量均能够控制在0.45%以下。结论 引入计算机辅助工程优化分析技术对实现汽车车门把手整体制件结构设计具有更高的实际应用价值,有利于提升汽车车门把手设计、生产和加工的效率。     

不同摩擦压力下TB2线性摩擦焊过程参量的变化规律研究

目的 深入分析钛合金线性摩擦焊接过程,掌握焊接参数变化时各摩擦阶段过程参量的变化规律及其与接头质量的关系。方法 采用不同摩擦压力进行TB2钛合金线性摩擦焊接试验,基于信号采集获得了焊接过程典型参量的变化曲线。结果 曲线特征分析表明,摩擦压力40 MPa时,在设定时间内未达到稳定摩擦阶段,曲线特征异常,接头明显未焊合。随摩擦压力增大至70和100 MPa,各曲线变化规律与线性摩擦焊接4个典型阶段相吻合,分别得到焊缝宽度不同的无缺陷接头。70 MPa下摩擦剪力过渡平缓,界面塑性金属的产生与挤出较为协调,焊接过程的稳定性及接头质量易于得到控制。结论 通过对比不同参数下焊接过程参量的变化规律,有助于认识不同线性摩擦焊接过程的内在差异,从而判断接头质量并选取合适的焊接参数。     

Optimization of weld bead geometry of laser welded ANSI 304 austenitic stainless steel using grey-based Taguchi method

This paper investigates the quality characteristics of the welding geometry of the laser welding process for the ANSI 304 austenitic stainless steel, with the use of a pulsed Nd:YAG laser welding system. Laser welding of 2 mm thick ANSI 304 stainless steel is performed at three different levels of three factors, i. e., peak power, welding speed and pulse duration. In this study, a multi-response optimization problem is developed to achieve weld bead geometry with full penetration as well as a narrow bead width and minimum crater. Grey relational analysis based on Taguchi orthogonal array is used to present an effective approach for the optimization of laser welding process parameters. Regression equations between the welding parameters and the bead dimensions for laser welded austenitic stainless steels are developed, which are used in predicting the penetration, width and crater. Finally, the equations are tested for values different from the levels of the parameters in the orthogonal array. It will be beneficial to engineers for continuous improvement in laser welded product quality.