中小口径直缝焊管水压扩径机组研究

简要说明了扩径机在直缝焊管制造中的作用,并简单对比了机械扩径机与水压扩径机的适用范围,提出水压扩径是中小口径直缝焊管(Φ114mm~Φ711mm)最佳的扩径方式。对开发的水压扩径机组的主要技术参数和主要组成装置进行了详细分析,为设计水压扩径机提供了有力依据。     

直缝焊管排辊成型CAD参数化快速建模系统开发

ERW焊管排辊成型过程复杂,成型轧辊多达上百个,在生产不同规格产品时需要调整辊位参数或更换部分轧辊。排辊成型过程CAD建模是排辊成型过程数字化的重要环节。本文以ERW 610直缝焊管排辊成型机组为研究对象,对排辊成型过程的参数化建模技术进行了研究,基于UG二次开发技术,建立了ERW焊管排辊成型CAD参数化快速建模系统平台。通过该系统,可以实现对全系列管径机组的参数化快速建模,并可完成辊位快速设定参数的实时更新和轧辊参数的设计与修改。该系统平台为工程技术人员掌握成型原理、机组设备、成型规律和进一步开发ERW排辊成型生产工艺提供了重要工具。     

JCO直缝焊管机组成型机下横梁变形试验研究

成型机下横梁的变形值是影响轧制钢管长度方向精度的主要参数,为此采用激光位移传感器的方法找出成型机实际生产中下横梁的弹性变形值,并准确调整下横梁的变形补偿量,从而保证钢管的精度。     

辊弯成型力能参数研究

通过对辊弯成型变形能量解析,按照外力做功和内力做功相等的原理,建立了辊弯成型力矩和成型力的理论计算公式.分析了板厚、弯曲半径和弯曲角三个因素对成型力矩和成型力的影响趋势.随着板厚h值的增大成型力矩M成指数形式增大,成型力F的值随着显著增大,而在弯曲半径R增大时成型力M以指数形式下降和成型力F显著减小,弯曲角增大时成型力增大和成型力矩线性增大.     

大型直缝焊管JCO成形工艺参数优化设计

大型直缝焊管JCO成形法在很多国家得到了广泛的应用。但JCO成形过程弯曲变形次数较多,生产效率低下,严重制约JCO成形技术的进一步发展。因此,在确保焊管成形质量的前提下减少生产工步、提高生产效率是目前亟需解决的关键问题。通过有限元分析技术和实验研究等相互结合的方法,分析焊管JCO成形过程;采用响应面技术,实现关键成形技术参数和焊管成形质量的预测;通过对JCO成形技术参数进行优化设计,实现减少加工工序、提高生产效率这一目标,这对于提高我国JCO成形技术水平具有重要意义。     

多道次直缝焊管连续成型有限条分析

采用基于Updated-Lagrangian法的大变形样条有限条法,分析直缝焊管多道次连续成型过程的纵向薄膜应变和位移。模拟结果表明,变形带材的边缘是变形剧烈的部位,必须严格控制带材边缘纵向应变。多道次连续成型时,带材变形应先逐渐增大,然后逐渐减小,以保证成品质量。     

直缝埋弧焊管扩径头研究

扩径头是机械扩径机上配套的核心部件,通过对其进行深入研究,确定了生产线配套扩径头的结构形式、主要参数、润滑方式。     

直缝埋弧焊管铣边加工工艺及参数推荐

根据成型工艺不同,直缝埋弧焊管可以分为UOE和JCOE两种类型,其铣边加工工艺包括复合式和分离式。本文基于切削参数理论,分别为UOE、JCOE生产线推荐了合适的铣边加工工艺和参数。     

直缝焊管后弯工艺的分析研究

分析了旋压式JCOE直缝焊管后弯工艺过程,给出了影响后弯工艺过程主要参数的确定方法。所给方法对实际生产过程具有指导意义。     

直缝焊管排辊成形有限元仿真研究

为了更好地了解板带的成形规律,避免产品缺陷,针对直径为273mm的焊管排辊成形机组建立了基于Updated-Lagrangian法的弹塑性大变形有限元模型,并采用动力显式算法进行了全流程的ERW焊管排辊成形有限元仿真计算,分别得到了在不同成形段下管坯的花型、横向等效塑性应变和纵向应变。模拟结果表明,在排辊成形过程,板带边缘、中心以及与BreakDown轧辊接触的区域存在较大的加工硬化;在整个变形区内板带边缘和中心的纵向相对应变较小,可以防止边缘出现起皱、鼓包。     

基于力觉遥示教焊缝辨识信号数值滤波技术

在基于力觉的遥示教过程中,为克服由于机器人的振动、焊缝表面粗糙不平和焊机电磁场干扰等因素造成焊缝的辨识力信号不稳,基于受力信号变化焊缝辨识模型分析,提出用卡尔曼滤波递推方法对焊缝辨识受力信号进行的滤波处理,建立焊缝受力信号滤波数学模型.通过模型的状态方程、观测方程、状态预报滤波、滤波增益矩阵和预报状态的协方差矩阵,完成对下一时刻受力信号准确预报.试验表明,卡尔曼滤波使焊缝受力信号状态估计的误差变小,增加焊缝辨识受力信号检测精度,进而可以提高遥控焊接遥示教焊缝辨识精度.     

线性摩擦焊机夹具系统弹性变形对焊接过程的影响

线性摩擦焊机是研制高推比航空发动机整体叶盘的关键设备,其核心是产生往复运动的振动系统。在振动系统往复运动中,固定夹具系统在往复摩擦力的作用下,不可避免的产生弹性振动和机械位移。通过建立线性摩擦焊接过程的动力学理论模型,研究了固定夹具的弹性振动对线性摩擦焊机振动系统驱动力、机械功率及产热功率的影响。指出线性摩擦焊接过程中,夹具系统的刚性对于焊接过程有很大的影响。固定夹具系统的弹性变形降低了摩擦界面的产热功率。摩擦阻力对驱动系统输出功率及摩擦产热功率的影响存在转折点,摩擦阻力过大,驱动系统输出功率及摩擦产热功率反而会下降,因此必须保证线性摩擦焊机夹具系统的刚性。该研究为进行线性摩擦焊机的设计提供了理论依据。     

GL渗铝钢管合金渗层相组成、变形及焊接性能研究

利用光镜、扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）、x-射线衍射和电子衍射等试验方法,对感应料浆法（GL）渗铝钢管Fe-Al合金渗层的相组成进行了研究。结果表明,GL渗铝钢管渗铝层主要由α-Fe（Al）固溶体、Fe 3Al和FeAl构成。渗层中不存在含铝更高的FeAl 2、Fe 2Al 5和FeAl 3等脆性相,显著改善了渗铝钢的承受变形能力和焊接性能。     

视觉系统在窄间隙焊缝自动跟踪中应用的研究

本文论述了一种经济有效的视觉系统的研究及其在窄间隙TIG焊接中焊缝自动跟踪的应用,该系统以IBM-PC AT为主机,带有图象存取扩充板,用CCD摄像机摄取电弧区域及焊接坡口的图象,然后把它数字化,成为具有七位（即128级）灰暗度的256×256个象点（或象素）,并存入图象存取板。IBM-PC对获得的数字图象进行实时图象处理,应用了寻边及模板耦合两种方法。所得到的视觉信息被反馈到焊接控制器,进而对焊接过程进行有效的焊缝自动跟踪。     

弧焊机器人摆动跟踪时摆幅与频率的模糊模式识别

针对10 mm厚钢板V形坡口接头的弧焊机器人摆动跟踪焊接,实时测量电弧电压和焊接电流的瞬时值,对其进行两次统计处理,构建不同摆幅和摆动频率时的焊接电参数特征矢量,采用模糊模式识别技术,建立了焊接电参数特征矢量与摆动焊接摆幅和频率的内在联系,为定量研究摆幅和频率对V形坡口焊缝成形的影响提供依据。     

谐波齿轮传动中柔轮初始变形力研究

从谐波齿轮传动的原理和特点出发,分析短筒谐波齿轮传动中短筒柔轮的变形力和应力急剧增加的问题.用有限元法计算分析柔轮的受力变形情况,分析柔轮各几何参数对初始变形力的影响,得出柔轮壁厚和长径比是初始变形力主要影响因素的结论.最后对柔轮壁厚与长径比对初始变形力的影响关系进行回归分析.     

采用微型排水罩的药H焊丝水下焊接焊缝自动跟踪系统

针对水下焊接图像噪声大、清晰度差的特殊情况,设计并研制成功一套药芯焊丝水下焊接的视觉传感焊缝自动跟踪系统.该系统由视觉传感、图像预处理及偏差识别系统,控制系统和执行机构等组成.采用小波多尺度变换进行水下焊缝图像边缘提取,结果保留大多数的细节,得到有利于焊缝位置特征提取的预处理图像,在一种基于二值图像的焊缝中心位置识别算法计算后,得出焊缝偏差.在理论分析视觉传感焊缝自动跟踪系统模型的基础上,设计满足跟踪精度要求的规则自调整模糊算法.对影响跟踪系统精度的因素进行分析,并采用相应的措施以提高系统的精度.通过药芯焊丝湿法水下焊接焊缝自动跟踪试验表明,采用规则自调整模糊控制能够达到较高的焊缝跟踪精度.在斜线、折线和曲线三种不同形状待焊焊缝的跟踪试验中,系统都能满足药芯焊丝水下自动焊接的要求.经过改进微型排水罩,进行微型排水罩局部干法药芯焊丝水下焊接焊缝跟踪试验,采用规则自调整模糊控制,不仅得到满意的焊缝跟踪效果,还改善焊缝成形质量.     

基于Hough变换的焊缝位置检测技术

对Hough变换的应用技术进行了细致的分析,归纳出了图像域参数与变换域参数的三种对应关系,减少了Hough变换运行时一些盲目的搜索和计算,提高了算法的运行效率。在累加器设计上,应用了三元组数据结构,压缩了累计器的数量。应用Prewitt边缘检测方法和中值滤波技术将图像转换为二值图像,使边缘部分得以增强,噪声得到抑制。在此基础上,提出了一种新的焊缝位置检测方法,该方法不仅能检测出焊缝的偏离距离,而且能检测出焊缝偏离的方向。仿真与实际运行结果表明该方法检测精度高,抗干扰能力强。     

平面连杆机构摆动力和摆动力矩的完全平衡

本文利用质量分布和附加两种惯性配重相结合的方法,实现了平面多杆机构摆动力摆动力矩的完全平衡。这两种惯性配重是定轴齿轮机构（简称为齿轮机构）惯性配重和行星机构惯性配重。笔者先以一种六杆机构为例,说明一般多杆机构力与力矩完全平衡的条件推导过程。本文的重点是根据上述理论进一步提出了铰链多杆机构的分解平衡法,即把该类机构分解成若干个铰链四杆机构和双杆组来分别平衡,从而明显简化了平衡方程的推导过程。     

TIG焊接熔透熔池形状和表面变形的数值模拟

利用建立的三维TIG焊接熔池瞬时行为数值分析模型,对移动热源作用下不锈钢薄板全熔透时熔池动态行为进行了数值分析。结果表明,同时采用电弧热流和电弧压力的双椭圆分布模式,相对于高斯分布模式,计算出的熔池形状和表面变形与试验结果吻合得更好。给出运动电弧作用下熔池表面变形的动态演变,分析了与固定电弧焊接时的异同,为运动电弧作用下TIG焊接的数值模拟与智能控制提供了理论依据和试验数据。