丝束位向关系对电子束填丝堆焊焊缝成形的影响

对5种不同丝束空间位向关系下的焊接稳定性及焊缝成形特点进行了研究.结果表明,丝束空间位向关系通过影响焊接过程热量分配及焊丝熔化过渡特性,进而影响焊缝成形.自熔焊、丝束分离及丝束部分相交时,焊接过程稳定,焊缝成形良好,而丝遮挡束与非接触过渡条件下焊接过程不稳定,焊缝成形较差.熔深从大到小规律为自熔焊,丝束分离,丝束部分相交,丝遮挡束,非接触过渡丝束关系;除非接触过渡下的熔宽最小之外,其它关系下熔宽相当;余高从高到低规律为非接触过渡丝束关系,丝遮挡束,丝束分离,丝束部分相交,自熔焊.     

电子束扫描焊接与焊缝凝固组织及性能的关系

电子束扫描焊接作为一种细化晶粒的焊接方法，对于不同的材料、有不同的细化效果。采用T—250马氏体时效钢为试验材料，初步研究了电子束扫描焊接对焊缝凝固组织、元素偏析及其对焊接接头强度和缺口冲击韧度的影响。并分析了电子束扫描焊接对断口形貌的影响。结果表明，采用电子束扫描焊接后、焊缝凝固组织细化、元素偏析降低；焊接接头强度和缺口冲击韧度提高。     

电子束非穿透焊中束流品质对焊缝质量的影响

针对电子束非穿透焊接,通过工艺试验研究束流品质与焊缝内部质量之间的关系,发现影响非穿透焊中产生钉尖缺陷的主要因素是束流品质的下部宽度和峰值能量,并进行了理论分析。采用Design-Expert软件响应面分析法,建立束流品质与焊缝熔深之间的数学模型。     

电子束焊接过程束流品质的调控技术

研究到达工件前的束流品质,束流品质的量化表征是通过基于二次电子的间接测量方式和基于能量密度测试传感器的直接测量方式相结合来实现。通过自动束流对心和矫形程序实现对束流品质偏移距离和形貌因子两个表征参数的调控,并使其达到最优。研究电压、束流、聚焦电流等电子束焊接工艺参数与束流的三维能量分布指标的内在联系。通过建立的二次方模型,利用Design-Expert软件优化(Optimization)模块不仅可以预测不同电参数作用下的四个表征参数的具体数值,而且能根据设定的四个表征参数推算出三个电控参数的优化方案,选择期望度最大的一组电控参数值作为调控的基本参数。在此基础上利用电子束能量直接测试系统,进行电控参数的微调,并实时监测四个三维特征参量的变化,直至达到调控的预定值。     

Determination of the parameters of the beam geometry in an electron beam welding installation

Abstract

With the aid of statistical methods, mathematical relationships between given technological parameters and installation dimensions are found. Using the algorithms obtained, the plant settings are calculated from the target quantities using a control computer (K1520) as required and for any value within the range of settings, and these are set in the EB installation.     

电子束填丝工艺对堆焊焊缝成形的影响

利用电子束填丝焊工艺在304不锈钢基体表面堆焊低碳钢焊丝获得堆焊层,并系统地研究了影响堆焊层成形质量的主要工艺参数.重点讨论了束流、焊接速度、送丝速度、填丝角度和填丝方位对堆焊层宏观质量的影响规律.结果表明,焊接热输入和送丝速度的匹配是决定焊缝成形的最主要因素,在相同工艺参数下,焊缝宽度取决于束流,束流越大,焊缝越宽,填丝角度影响着焊缝熔深,随填丝角度的增大,熔深逐渐增大,而采用前置填丝方位更易保证焊接过程的稳定及焊接精度.     

电子束焊接铝合金焊缝表面成形表征量

基于图像传感方法,研究了铝合金电子束焊接过程特征区域LR(后长)和W(宽)的变化情况,通过分析LR和W的波动性与焊缝表面成形之间的对应关系,确定了电子束焊接铝合金焊缝表面成形表征量.结果表明,vRL(LR的变异系数)和vW(W的变异系数)均可表征焊缝表面成形.vRL是从焊接熔池运动变化的因变量角度进行表征,而vW是从焊接熔池运动变化的自变量角度实现表征,但二者的表征效果相同.     

焊缝形貌对电子束焊接残余应力分布的影响

将焊缝截面形状简化为等腰梯形,利用ANSYS软件,采用变步长方法,开展了TC4钛合金板焊接残余应力的数值模拟.利用梯形中位线长度来控制焊缝体积,梯形的腰与竖直方向的夹角来控制焊缝形状,研究了焊缝体积和形状对焊接残余应力分布和大小的影响.结果表明,在焊缝体积不变的情况下,最大等效残余应力随焊缝锥度的增大而增大,并在θ＞6...     

精密双工位高真空电子束焊机的研制

介绍了精密双工位电子束焊机的结构、主要技术指标、特点，着重叙述了新型设备的设计原理、特点及一些关键技术问题的解决方案。     

氦气保护超低真空电子束焊接束流散射及焊缝形貌分析

为了解决低真空和局部真空电子束焊接时,电子束严重散射而引起的熔深、熔宽降低和焊接过程不稳定的问题,文中研究了加速电压为100 kV,束流为60 mA,真空度在133.32 ~ 1 333.2 Pa变化时的电子束和焊缝形貌的变化规律,并提出了同轴氦气保护的焊接工艺方法. 结果表明,在进行低碳钢材料的焊接时,整个工艺过程稳定,得到了焊缝熔深为30 ~ 40 mm,大深宽比的电子束焊接接头.     

扫描轨迹可控的电子束钎焊

提出一种电子束扫描轨迹和扫描方式控制方法，采用二维曲线来描述电子束扫描轨迹，根据实际焊缝的形状、扫描区域的尺寸、扫描方式等建立曲线方程，并对其进行离散化处理，然后经D／A转换产生所需的模拟信号，该信号经放大后输入给偏转线圈驱动电子束按设定的扫描轨迹和扫描方式运动。不仅扫描轨迹可根据实际焊接的需要任意编辑，而且扫描方式也可任意设定，如连续或断续扫描、点、线、区域扫描等，使电子束成为可控移动热源，并将该方法成功地应用于电子束钎焊中。     

Optimization of bead geometry in electron beam welding using a Genetic Algorithm

Bead-on-plate welds were carried out on austenitic stainless steel plates using an electron beam welding machine. Experimental data were collected as per central composite design and regression analysis was conducted to establish input–output relationships of the process. An attempt was made to minimize the weldment area, after satisfying the condition of maximum bead penetration. Thus, it was posed as a constrained optimization problem and solved utilizing a Genetic Algorithm with a penalty function approach. The Genetic Algorithm was able to determine optimal weld-bead geometry and recommend the necessary process parameters for the same.     

聚焦电流对电子束填丝焊接焊缝几何特征的影响

通常情况下,电子束焊接工艺研究时将聚焦电流作为焦点位置的主要表征参数.电子束填丝焊接时,通过改变聚焦电流,可以控制束流的焦点位置.不同的焦点位置决定了束流到达工件表面时的能量分布,直接影响到焊丝及母材的熔凝状况,进而对电子束填丝焊接焊缝截面几何形状具有重要影响.通过改变聚焦电流、其余参数不变,能够得到聚焦电流与焊缝截面形状、焊缝横截面面积、熔深、表面熔宽、半熔深处熔宽、余高等焊缝截面几何参量之间的关系,对优化电子束填丝焊接工艺参数具有积极参考意义.     

铝合金电子束焊接熔透特征量的确定

基于视觉图像传感方法,通过设计的平板和斜板试验,对铝合金电子束焊接熔透特征量的提取进行了研究.结果表明,铝合金电子束焊接过程中熔深状态从未熔透向熔透转变时,特征区域宽(W)有相应的响应,特征区域后长(RL)无明显反应;经分析W作为熔透特征量,可用于监测焊接熔深状态的突变,为解决铝合金电子束焊接熔透控制提供了一种有效的途径.     

镁合金真空电子束焊焊缝形貌与性能研究

准确掌握焊接过程温度场的变化情况,对提高镁合金的焊接质量有着重要作用.采用数值模拟方法针对不同焊接速度的工艺条件下,计算出AZ61镁合金真空电子束焊接过程中温度场的分布状态和焊缝的形貌情况,从而获得较优的焊接工艺参数;并通过试验数据,进一步讨论在优化工艺参数条件下的焊缝形貌、硬度分布情况.结果表明,在焊缝表面熔池宽度和横向焊缝深度等方面计算结果与试验结果十分吻合,接头没有明显的热影响区;焊缝为细小的等轴晶且第二相均匀分布在其间,焊缝硬度分布沿焊缝横向成依次递减趋势且大于母材.     

三电极高速CO2双边角焊工艺参数对焊缝成形影响

在传统双电极角焊焊接工艺基础上,为了进一步提高焊接效率,采用三电极高速CO2双边角焊工艺,分析不同焊接工艺参数对焊缝成形参数的影响.结果表明,采用不同极性组合的焊缝成形参数差别不大;随着速度的减慢和焊接工艺参数的增大,脚长、熔深和熔宽均呈增大趋势,但焊脚长度有一个最大值限制.下脚长、上脚长受中间焊枪的指向位置影响更为明显,当左右两侧焊枪对中时,脚长最小.另外,随着焊丝之间距离的增大,脚长和熔宽逐渐减小,余高随焊丝距离增大而增大,但差别不大.     

扫描波形对电子束焊接接头成形及组织的影响

采用圆波和三角波两种扫描模式,在不同的扫描幅度下对高温合金GH4169进行电子束焊接试验,分析焊接接头的成形情况、焊缝尺寸、接头横截面的宏观形貌和显微组织。结果表明,圆波比三角波扫描模式焊缝成形差,随着扫描幅度的增加,两种扫描模式下焊缝成形均变差。当扫描幅度超过2 mm时,容易产生咬边缺陷。随着扫描幅度的增加,焊缝的成形系数增加。非扫描情况下,焊缝中心两侧柱状晶夹角接近180°,而在扫描情况下,焊缝中心两侧柱状晶夹角接均小于180°,圆波模式比三角波模式柱状晶夹角大。     

钛合金电子束焊缝熔凝区形状的人工神经网络模型

通过采用人工神经网络方法对TC4钛合金电子束焊缝熔凝区形状尺寸进行预测研究.在大量工艺试验的基础上,采集网络训练样本,并对训练样本和测试样本进行标准化,通过确定合适的人工神经网络模型、网络结构、网络算法以及网络训练次数,建立了从聚焦电流、电子束流和焊接速度到焊缝熔深、熔宽、正面焊缝宽度、深宽比、焊缝余高、钉头半角的BP网络映射模型.结果表明,网络的最大输出相对误差不超过5%,说明该网络具有较强的映射能力,能满足预测要求.     

基于视觉传感的电子束深熔焊焊缝表面成形的预测

基于视觉传感的方法,获得了钛合金电子束焊熔池图像．采用二值形态学图像处理算法对熔池图像进行了处理,得到了熔池的边缘,并在此基础上利用自己开发的一套熔宽提取程序实现了熔宽的准确提取．找到了熔宽的波动性与焊缝表面成形之间的对应关系,当熔宽波动较大时,表面成形较差,而当熔宽波动较小时,表面成形较好．经过分析,提出用变异系数C...     

Effect of beam deflection oscillations on the weld geometry

The changes of seam profiles and of heat affected zones during electron beam welding at use of local beam deflection oscillations, directed across or along the joint, are studied. The possibility to control the beam cross-sectional profile on base of beam power, focus position and welding velocity is limited. In contrast to expectance an increased weld root radius and lack of spiking were found only when the position of the beam focus was significantly below the weld surface (about 18 mm), and when the oscillations were longitudinal to the work-piece movement. In all other studied regimes (at sharp focus on 13 mm bellow the work-piece surface, at focus positions situated less deeply or above the surface of the work-piece, at the oscillations along the joint, and at all beam focus positions for transverse beam oscillations) dagger-like shapes of the weld cross-sections were observed. The oscillations in the impinging electron beam had a small affect on the shape of the weld root, leading to the hypothesis of beam self-focusing in the bottom part of the keyhole, through which the beam reaches the root peaks. The regimes in which wider and more uniform cross-sectional weld shafts are connected to more soft thermal cycles of crystallisation in the weld pool (the joint become more acceptable), lead to lower weld depth (that is disadvantage). Statistical analyses of the experimentally observed weld geometric parameters are implemented and discussed. At linear longitudinal oscillations with frequency F_osc = 745 Hz, the weld depth not depend practically from the oscillation amplitudes at down focus positions, and maximal weld depths are observed at focusing currents in range 840–850 mA and at oscillation amplitudes 2–2.7 mm. At transverse sinusoidal oscillations the maximal weld depth is observed at higher oscillation amplitudes for focus positions bellow the sample surface and at small oscillation amplitudes at upper focus positions. There at oscillation amplitudes of order of 0.4–0.5 mm the sharp focus is coinciding with the sharp focus at not oscillating beam.