TiO2活性剂对不锈钢激光焊接等离子体声发射效应的影响

针对不锈钢采用添加TiO₂活性剂进行活性脉冲激光焊接研究,通过实时检测焊接过程的结构负载声发射信号,研究了激光焊接过程等离子体信息的表征方法及其活性焊接机理.结果表明,添加TiO₂活性剂增强了材料对激光能量的吸收,增强了等离子体的能量及其对材料的传热,从而影响焊接过程传热效应,这是添加TiO₂活性剂的脉冲激光焊接熔深增加的主要机理.利用实时检测焊接过程中的等离子体声发射信号可以对活性脉冲激光焊接过程的等离子体变化行为进行检测和评估.由焊接过程中采集得到的等离子体声发射信号统计而来的振铃计数特征值,以及计算而来的RMS波形和相应信号的功率谱分布,均反映了活性剂的添加增强了激光焊接过程等离子在时频域上的活动.     

基于负载发生信号特征的汽车用钢板电阻点焊飞溅自动化表征

对汽车用钢板的电阻点焊飞溅现象进行研究,并且基于负载发生信号特征,实现了对焊接飞溅的自动化表征。实验结果表明,焊接飞溅事件分为三种形式,飞溅形式不同,飞溅释放的声发射能量也不同,所以得到的飞溅能量当量值也不同;声发射能量用声发射振铃计数、正峰值表征,焊接飞溅的强度和能量当量随声发射振铃计数、正峰值的增大而增大。焊接电流是影响焊接飞溅能量的最重要因素。     

基于结构负载声发射信号检测的镀锌钢板电阻点焊飞溅主控因素分析

利用实时监测结构负载声发射信号实现了镀锌钢板电阻点焊过程中的飞溅现象的检测. 以焊接飞溅声发射事件的正峰值和振铃计数为考核指标,通过正交试验设计法设计焊接试验和方差分析法进行显著性检验,研究了镀锌钢板电阻点焊飞溅的主控因素. 结果表明,焊接飞溅释放出的能量当量可由其声发射事件的正峰值和振铃计数两个特征参数定量评估. 影响焊接飞溅的主要因素为焊接电流和电极力,而焊接电流所起的作用比电极力更为重要. 焊接时间和焊接电流与电极力的交互作用对焊接飞溅的影响相差不大. 焊接电流和焊接时间越大,焊接飞溅当量越大;电极力越大,焊接飞溅当量越小.     

铝合金P-MIG焊接过程熔滴过渡行为的结构负载声发射表征

通过在线检测铝合金PMIG焊接过程的结构负载声发射信号,研究熔滴过渡行为的表征,以及熔滴过渡形式变化对声发射信号特征参数的影响. 结果表明,焊接过程中检测到的结构负载声发射信号时域波形包含了较多的PMIG焊接过程熔滴过渡特征信息,利用时域波形及其平均振铃计数、平均正峰值等特征参数可以对PMIG焊接过程中的熔滴过渡现象进行表征. 当熔滴过渡频率相同时,随着熔滴过渡对液态熔池的冲击作用增大,声发射信号特征参数相应增大;当熔滴过渡频率不同时,熔滴过渡频率越大,熔滴体积越小,对液态熔池的冲击作用越小,声发射信号特征参数相应减小.     

异种钢接头热影响区裂纹扩展声发射特征信号分析

文中以P92钢与Ni基焊材焊接热影响区为研究对象,通过采集紧凑拉伸试验过程中异种钢接头热影响区启裂及裂纹扩展的声发射特性信号,分析裂纹扩展的声发射信号幅值、频率分布、能量及振铃计数等特征参数,同时分析声发射特征信号与断口形貌之间的对应关系。结果表明：裂纹扩展声发射信号均为突发型信号,频率主要集中在50～200 kHz;裂纹稳定扩展的声发射信号具有平均幅值较低、总能量和振铃计数率参数变化平缓的特点;裂纹失稳扩展的声发射信号具有平均幅值较高、总能量和振铃计数率参数呈瞬时增加的特点;裂纹稳定扩展阶段的声发射特征信号与韧性断口特征相对应;裂纹失稳扩展阶段的声发射特征信号与准解理断裂或解理断裂特征相对应。     

激光-微束等离子弧复合焊接过程的结构负载声发射信号表征

采用脉冲YAG激光焊、微束等离子弧焊和激光-微束等离子弧复合焊对304不锈钢进行焊接试验,实时采集焊接过程中的结构负载声发射信号,研究声发射信号对焊接过程的表征. 结果表明,激光离焦量为-2 mm的激光-微束等离子弧复合焊接,热源复合效果更好,焊缝表现出更显著的复合热源焊接特征. 焊缝获得了更好的表面成形和熔深、熔宽. 热源复合效果更好的焊接过程,其声发射信号波形表现出更大振幅,且更为均匀,并与激光热源的周期性相符,呈现出明显的复合热源焊接周期性. 因此可以利用焊接过程检测到的结构负载声发射信号表征激光和微束等离子弧两种热源复合效果特征.     

激光能量对Nd:YAG激光-短路MAG复合热源焊接过程的影响

针对低碳钢材料,通过改变加入的激光功率来研究激光能量因素对激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性和焊缝成形的综合影响.结果表明,对于特定条件下的激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性,存在最佳的激光功率范围,并不是加入的激光功率越大,焊接过程越稳定;从激光-短路MAG复合热源焊缝成形和焊接过程稳定性角度,按照加入的激光能量大小,可以把激光-短路MAG复合热源分为小功率激光能量稳定电弧阶段、过渡阶段和大功率激光能量增加熔深阶段.并针对各个阶段,从熔滴受力角度分析了激光能量因素对焊接过程的影响机制.     

基于电弧电压概率密度铝合金脉冲MIG焊稳定性分析

针对铝合金脉冲MIG焊过程稳定性评估问题,提出了基于电弧电压信号概率密度的分析方法.利用焊接过程电弧电压信号概率密度分布中的第一个峰值与第二个峰值的比值作为评价铝合金脉冲MIG焊过程稳定性的指标,通过对80组焊接试验中的电弧电压信号进行概率密度计算得到每一组概率密度分布中两个峰值的比值以此建立铝合金脉冲MIG焊过程稳定性评价体系.电压概率密度分布中两个峰值的比值越小,焊接过程越稳定;反之越不稳定.     

30CrMnSi三点弯曲过程的声发射特性研究

利用全波形声发射技术记录了30CrMnSi高强度合金钢在三点弯曲载荷下整个破坏过程的声发射信号。在研究了声发射累计振铃计数随栽荷变化的基础上，得出裂纹的发展过程大致可分为三个阶段。采用参数分析法和频谱分析法对裂纹发展的三个阶段声发射信号进行了统计和分析，得出声发射信号频率的升高和幅值的增加是构件逐渐破坏的特征。     

泡沫铝准静态压缩变形的声发射特征研究

为了研究泡沫铝在压缩过程中的屈服平台和密实阶段的力学性能,使用万能试验机、声发射仪和高速相机对泡沫铝试件在不同加载速率下进行了单轴压缩试验,得到了泡沫铝材料在塑性变形-损伤过程中的声发射特征参量和变形场图像。通过分析声发射信号的振铃计数和能量计数,研究了屈服平台和密实阶段的力学性能。结果表明:弹性和屈服平台阶段的声发射振铃计数曲线与应力-应变曲线有较高的吻合度;密实应变与声发射能量计数有较好的对应关系;不同的加载速率下,声发射能量信号表现出不同的增长特征,在屈服平台阶段能量的吸收与耗散更明显,且声发射能量-应力曲线与泡沫铝的吸能效率的变化趋势相同。     

Analysis of Acoustic Emission Signals During Laser Spot Welding of SS304 Stainless Steel

In this article, an in-process monitoring scheme for a pulsed Nd:YAG laser spot welding (LSW) is presented. Acoustic emission (AE) was selected for the feedback signal, and the AE data during LSW were sampled and analyzed for varying process conditions such as laser power and pulse duration. In the analysis, possible AE generation sources such as melting and solidification mechanism during welding were investigated using both the time- and frequency-domain signal processings. The results, which show close relationships between LSW and AE signals, were adopted in the feature (input) selection of a back-propagation artificial neural network, to predict the weldability of stainless steel sheets. Processed outputs agree well with LSW experimental data, which confirms the usefulness of the proposed scheme.     

基于焊接电信号频域特征的焊接过程稳定性评估

通过调节焊接电源的多组脉冲波形参数进行一系列焊接试验,对比并分析了脉冲电流峰值系数、脉冲电流峰值时间系数、脉冲电流基值系数、脉冲电流上升系数和脉冲电流下降系数发生改变后焊接电流信号的变化情况.采用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition, EEMD)方法对焊接过程中实时采集到的焊接电流信号进行分解,并对焊接电流信号和一系列本征模态函数(intrinsic mode function, IMF)进行时频域分析.随后,根据分析结果和焊缝表面形貌对焊接过程稳定性进行评估.结果表明,使用EEMD方法能够从焊接电流信号中分解出与短路过渡过程密切相关的特征IMF,稳定的焊接过程与不稳定的焊接过程相比,其特征IMF频谱分布区别明显,特征IMF频率分布范围越窄,焊接过程越稳定性,焊接飞溅越小,焊缝表面成形越好.     

铝合金脉冲YAG激光焊脉冲调制参数对焊缝形状参数的影响

以2mm厚LF3铝合金薄板为对象,研究了在平均功率和焊接速度不变时脉冲YAG激光焊脉冲调制参数(脉宽、频率及单脉冲能量)对热导焊缝形状参数(熔深、熔宽及深宽比)的影响规律,并结合脉冲激光焊间断作用的特征,引入"有效峰值功率密度"综合考虑焊接速度、频率、脉宽以及光斑大小对焊缝形状参数的影响.此外,还对脉冲激光焊所形成的特殊的层状焊缝形貌进行研究和分析.结果表明,焊缝形状参数受脉宽及峰值功率密度双重作用的影响.脉冲焊得到的焊缝呈现多层状形貌,层数随频率升高而增多.     

基于SPA的6061铝合金脉冲激光焊接工艺参数优化

以激光峰值功率、焊接速度、脉冲宽度、离焦量为优化工艺参数，以焊接接头的抗拉强度、断后伸长率、焊缝熔深、焊缝宽度为综合优化工艺目标，运用正交试验与集对分析相结合的方法对6061铝合金脉冲激光焊接工艺进行了多目标优化. 通过正交试验获得数据样本，利用集对分析法对数据分析以实现工艺参数的优化. 首先确定单工艺目标与理想解的同一度、对立度、贴近度，然后以单工艺目标贴近度的权重和表示综合工艺目标的贴近度. 最后根据不同工艺参数、不同工艺水平的综合工艺目标的平均贴近度确定最佳工艺. 优化结果为:激光功率3.5 kW、焊接速度2.4 m/min、脉冲宽度4.0 ms、离焦量-1 mm.     

Analysis on characteristics of laser induced plasma during laser welding of A304 stainless steel sheet

A group of the stainless steel laser welding was performed using continuous wave (CW) laser and pulsed laser. During the welding process the laser induced plasma behavior was recorded by high-speed video camera, while the plasma spectrum was acquired by the spectrometer. The plasma temperature was calculated based on the spectroscopic analysis of the optical emission and the results show that different output mode of laser source led to big difference of plasma temperature. The high-speed video images showed that the plasma was very steady and kept certain strength in CW laser welding, while the plasma erupted a little later after the laser peak arising during the pulsed laser welding. During a period of time about 2ms just after the laser peak arising during the pulsed laser welding, much more laser energy reached the workpiece. This made the workpiece fully penetrated with a lower average power.     

激光对脉冲MIG焊熔滴过渡的改善作用

采用脉冲熔化极惰性气体保护焊（MIG）的方法焊接304不锈钢,在试验中利用电信号采集系统和高速摄像进行同步采集,研究熔滴过渡情况. 结果表明,送丝速度调节适当时,可以实现一脉一滴的射滴过渡形式. 送丝速度偏大时,焊接过程中会夹杂部分瞬时短路过渡,短路时间小于1 ms,影响焊接过程的稳定性. 当采用激光-脉冲MIG复合焊时,对瞬时短路现象有改善作用. 在一定范围内,激光功率增加,瞬时短路过渡出现的次数减少,改善作用增强. 当激光功率达到一定阈值时可完全消除瞬时短路现象,实现一脉一滴的过渡形式,焊接过程稳定. 即激光的加入提升了焊接品质与焊接效率.     

脉冲频率对三丝间接电弧焊稳定性的影响

三丝间接电弧焊是一种新的焊接方法,焊接过程中工件不连接电源,主丝连接焊接电源正极,两边丝分别连接两焊接电源的负极,电弧建立在主丝与两边丝之间.焊丝熔化后主丝与边丝导电距离的变化以及焊丝形成的多条熔滴过渡路径均对建立稳定的焊接过程提出了挑战.文中通过调控脉冲频率,分析了脉冲频率对电弧特性、熔滴过渡路径以及焊接电压和焊接电...     

基于短路时间频数分布图定量分析的CO2弧焊稳定性评价方法

研究了基于短路时间频数分布图定量分析的稳定性评价方法.以正态概率密度函数对频数分布图进行拟合,求解出正态概率密度函数的峰值高度并多次计算,得出更为可靠的峰值高度均值,以此作为量化频数分布集中程度的指标.为了验证该方法的有效性,进行了CO2电弧焊实测评定试验.采集具有代表性的焊接过程的电压电流信号.先以人工方式评价其稳定性的好坏,然后使用文中方法逐一计算每个焊接过程的稳定性量化指标.经对照该方法与人工定性方法结果一致,可有效实现CO2弧焊过程稳定性的客观化评价.