Zn-Al钎料钎焊6063铝合金铺展性能及接头断裂机理分析

研究了Zn-Al钎料钎焊6063铝合金的铺展性能及接头断裂机理.钎料铺展试验表明,随着钎料中铝含量的增加,钎料铺展面积增大,铝含量增至22%(质量分数)时,钎料铺展面积达到最大,继续增加铝含量,铺展面积减小.钎焊接头力学性能试验表明,随着钎料中铝含量的增加,铝基固溶体强化相数量增加,搭接钎焊接头强度提高,铝含量增至22%(质量分数)时,钎焊接头强度达到最高,继续增加铝含量,钎缝内枝状共析组织变得粗大,与其周围组织之间容易产生应力集中,萌生裂纹,钎焊接头强度降低.综合考虑钎料的铺展性能以及钎焊接头力学性能,78Zn-22Al钎料钎焊6063铝合金性能最佳.     

Al元素含量对Zn-Al钎料性能影响

研究了Al元素含量对Zn-Al钎料在铝—铝钎焊及铜—铝钎焊过程中的铺展性能、接头力学性能及显微组织的影响.结果表明,随着Al元素含量的增加,钎料在铝板上的铺展性能明显改善,当Al元素含量达到15%(质量分数)时铺展面积最大,继续增加Al元素含量,铺展面积减小.Al元素含量在2%～25%范围内,钎料在铜板上的铺展性能随Al元素含量增加呈上升趋势,但是Zn-Al钎料在铜板上的铺展性能显著低于在铝板上的铺展性能.钎焊接头力学性能试验表明,铝—铝对接接头的抗拉强度以及铜—铝钎焊接头力学性能均随着Al元素含量增加而逐渐增大,当Al元素含量达到15%时强度达到最高,继续增加Al元素含量,钎焊接头强度均逐渐降低.     

Fe-Al金属间化合物对铝/钢钎焊接头力学性能的影响

研究了Zn-Al钎料钎焊铝/钢接头的铺展性能、钎焊接头力学性能与显微组织. 铺展试验结果表明,随着钎料中铝含量的增加,钎料在3003铝合金、Q235钢表面的铺展面积均增大,铝含量为15%(质量分数)时,在3003铝合金与Q235钢表面的铺展面积均达到最大值,继续增加铝含量,钎料铺展性能降低. 钎焊接头力学性能试验结果表明,随着钎料中铝含量的增加,钎焊接头强度提高,铝含量为12%(质量分数)时,88Zn-12Al钎料铝/钢钎焊接头强度最高,继续增加铝含量,钎焊接头强度降低. 综合考虑铺展性能及接头力学性能,88Zn-12Al钎料钎焊铝/钢接头性能最佳.     

3003铝合金/紫铜异种金属钎焊接头力学性能及显微组织

研究了Zn-Al钎料钎焊3003铝合金/紫铜的铺展性能及钎焊接头力学性能. 结果表明,随着钎料中铝含量的增加,钎料在3003铝合金表面的铺展性能提高,铝含量增至10%~15%(质量分数)范围内时,钎料均具有优异的铺展性能,铝含量超过15%(质量分数)后,铺展性能下降. 钎料在紫铜表面的铺展面积随着钎料中铝含量的增加而增大. 钎焊接头力学性能试验表明,随着钎料中铝含量的增加,搭接钎焊接头抗剪强度提高,铝含量增至12%(质量分数)时,对应的钎焊接头强度最高,继续增加铝含量,钎焊接头强度降低. 综合考虑铺展性能及钎焊接头力学性能,88Zn-12Al钎料性能最佳.     

3003铝合金中温钎焊接头力学性能与显微组织

采用不同Al元素含量的中温Zn-Al钎料钎焊3003铝合金,研究了钎焊接头的力学性能及显微组织.结果表明,使用改进的CsF-AlF3钎剂,Zn-Al钎料在3003铝合金上具有良好的铺展性能.随着Al元素含量的增加,钎料在3003铝合金上的铺展性能明显改善,当Al元素含量为15%(质量分数)时铺展面积达到最大.且钎焊接头...     

Ag元素对Zn-Al钎料性能的影响

研究了Ag元素的添加量对Zn-Al钎料的熔化温度、铺展性能、接头力学性能以及显微组织的影响.结果表明,随着Al元素含量的增加,钎料的熔化温度略有提高,在铝板及铜板上的铺展性能明显改善,钎焊接头力学性能显著提高.当Ag元素的添加量达到3.3%(质量分数)时,钎焊接头力学性能最佳.继续增加Al元素含量,钎焊接头强度变化不大.在Zn-Al钎料中添加Ag元素能够显著改善钎缝的显微组织,随着Al元素含量的增加,钎缝内部块状铜铝脆性相尺寸变小,产生应力集中的倾向减小,对应的接头强度提高.当Al元素含量达到3.3%(质量分数)时,钎料的综合性能最佳.     

铝/钢异种金属火焰钎焊接头组织和性能

通过扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法研究了火焰钎焊时Zn-xAl钎料的润湿性能、铝/钢钎焊接头界面显微组织、金属间化合物层以及接头抗剪强度.结果表明,Zn-xAl钎料配合改性CsF-RbF-AlF₃钎剂,可以有效地去除母材表面氧化膜,从而提高钎焊接头力学性能.随着Al元素含量增加,钎料铺展性和填缝性随之提高,但是钎焊接头强度先升后降,Al元素含量为15%时,钎焊接头力学性能最佳.钎焊接头显微组织分析结果表明,金属间化合物主要为Fe₄Al₁₃相. Zn-xAl钎料中Al元素含量较低时,界面层由富锌相和Fe₄Al₁₃相组成.随着Al元素含量的增加,在Zn-25Al钎焊接头界面出现第二层金属间化合物Fe₂Al₅相.     

Cu的添加对Zn-Al系铝合金钎料性能的影响

研究了Cu元素的添加量对Zn-Al钎料的微观组织、熔化温度、铺展性能和力学性能的影响。结果表明,在85Zn15Al钎料中添加Cu元素可以改善钎料的微观组织,钎料的熔化温度略有下降,在铝板上的铺展性能明显改善,钎焊接头强度得到提高。钎料的铺展面积受Cu在Al中饱和度影响,当Cu含量低于其在Al中溶解度时,随着Cu含量增加,铺展面积增大。当Cu的添加量达到5.6%(质量分数),钎料在铝板表面铺展性能最佳,继续增加Cu含量,钎料铺展面积保持稳定。钎焊接头力学性能受组织的弥散性影响,当Cu的添加量达到5.6%(质量分数)时,Cu元素对组织有较好弥散强化作用,钎料力学性能最佳。     

6061铝合金中温钎焊接头组织与性能

采用自行研制的AlZnSi中温钎料,对6061铝合金进行了火焰钎焊试验,并对其接头组织及性能进行了研究.结果表明,改进的无腐蚀KCsAlF4钎剂能很好的去除铝合金表面的氧化膜,促进钎料在铝材表面铺展.Si元素在钎料中以片状或者针状相存在,在钎缝中也呈现这两种状态,并且当Si元素含量较高时,针状相明显.钎料中Si元素含量及Al元素含量较高时,钎缝中形成的针状相受力时会产生应力集中;而较高的Si元素含量及Al元素含量同时也有利于钎缝中晶粒细化.6061铝合金火焰钎焊对接接头气密性及强度均满足要求,并且两种钎料的焊接接头断口都呈现出明显的沿晶断裂特征.     

镓对AgCuZn钎料组织和性能的影响

研究了不同镓含量银钎料的熔化温度、铺展性能、钎缝力学性能以及钎料的显微组织变化规律.结果表明,随银钎料中Ga元素含量的增加,钎料的熔化温度降低,铺展性能改善,且显微组织有明显改变.分别以紫铜、黄铜为母材,采用火焰钎焊方法,采用对接和搭接接头形式进行钎焊,研究了钎焊接头的力学性能.除黄铜对接外,其它形式的接头断裂位置均在母材上,说明含镓银钎料的力学性能优良;对于黄铜对接接头来说,钎焊接头的抗拉强度随银钎料中镓含量的增加而逐渐增大,当镓含量为3%时,钎料的综合性能最好.     

基于旋量理论的打磨机器人位置精度分析

为建立各误差源与打磨机器人的末端位置误差的对应关系,在基于旋量理论建立了打磨机器人的运动学模型的同时,对可能产生的主要误差源进行了分析,通过误差源之间的几何关系建立误差旋量,从而得到静态误差模型;分析了各单项误差对机器人末端执行器位置误差的影响及各误差源对末端位置误差的显著性影响,为机器人精度优化方案的提出提供可靠的分析参考。分析结果表明:结构误差及传动误差是机器人静态位置精度的主要影响因素,其中结构误差为稳态误差,可以通过精度设计减小或补偿,传动误差需要通过后期的标定来解决。     

焊接机器人虚拟样机轨迹模拟和运动仿真分析

根据焊接机器人的结构特点,对其进行了模型简化,在对机器人进行正向运动学分析的基础上,运用Denavit-Hartenberg(D-H)矩阵法,求解出焊接机器人末端位姿的数学模型,完成了焊接机器人空间位姿的描述;运用ADAMS软件,建立了焊接机器人的虚拟样机模型,仿真得出了模型的末端轨迹,并与数学模型求解结果进行对比,验证了数学模型的准确性与可靠性;对其进行运动仿真分析,测量并研究了机器人各关节运动学参数的变化情况,为后续焊接机器人的设计和制造提供了依据,对于精确确定焊枪工作位置、确保焊接质量、降低产品废品率有重要意义.     

基于ADAMS/View明弧焊接机器人运动仿真分析

明弧焊接机器人是冶金行业广泛应用的一种焊接设备,其中各部分的传动精度会对焊接枪头的行走精度产生累积误差,影响焊接质量,因此如何有效控制其传动精度和制造安装误差成为提高设计质量的关键.基于ADAMS/View虚拟平台,搭建了明弧焊接机器人虚拟试验样机,对其进行运动仿真分析,获取机器人焊接过程中运动特性.结果表明,该方法为提高机器人运动精度和设计质量提供了有效途径,且不必建立复杂的机器人运动学数学模型,避免了对模型求解的繁琐过程,有效提高了设计效率和精度.     

基于ADAMS/View的弧焊机器人运动精度可靠性分析方法

弧焊机器人各部分的传动精度会对焊枪的行走精度产生累积误差,影响焊接质量,因此有效控制其传动精度和各类随机误差成为提高设计质量的关键.文中提出一种弧焊机器人运动精度可靠性分析方法.基于ADAMS/View软件虚拟平台,建立弧焊机器人参数化虚拟试验样机,利用乘同余法编写正态分布伪随机数子函数程序,模拟机构的各种随机误差分布,实现样机的Monte Carlo参数化,从而随机建立虚拟样机进行模拟计算,获取焊接过程动态特性大样本试验数据,统计试验数据并求取其运动可靠度.结果表明,该方法不必建立复杂的机构运动学数学模型,能有效提高设计效率和精度.     

基于激光熔覆再制造PDC钻头的机器人仿真分析

为了降低PDC钻头维修成本以及钻井周期,基于激光熔覆再制造技术,提出用机器人实现对钻头的再制造. 基于逆向工程,对PDC钻头进行数据采集,再对获取的钻头点云数据进行数据处理、三维重构,构造出与实体PDC钻头相同的三维模型. 利用软件Geomagic布尔运算得出工件缺损部位,在软件NX1899中利用等距平面族Γ与钻头修复部位相交,实现对曲面零件的路径规划. 对机器人末端焊枪修复PDC钻头轨迹进行仿真模拟,利用软件PQart模拟工作环境中工件相对于机器人的位置,实现对机器人的轨迹优化. 调整机器人末端焊枪位姿,提高修复后PDC钻头的表面性能. 验证了所述方法的可行性,为激光熔覆再制造技术修复复杂曲面提供了参考.     

冗余自由度弧焊机器人路径自主规划的优化控制

提出了冗余度弧焊机器人及其路径自主规划的概念,讨论了在机器人焊接作业中引入冗余自由度的意义,运用控制变量法作为解决弧焊机器人冗余的优化问题方法,提出了包括焊接姿态参数在内的多性能指标融合控制方法,定义了焊接姿态参数函数,运动位置约束函数,运动平稳性函数,针对空间复杂焊缝,运用该路径自主规划方法求得的各关节角变化范围小,机器人运动过程平稳,远离关节极限位置,并且能够满足焊接质量的要求,有效地解决了冗     

双线激光传感焊枪定位与焊缝走向识别

为实现焊接机器人焊枪定位与焊缝走向识别,提高焊缝跟踪精度,提出了一种交叉式双条纹激光传感方式,建立了该传感方式下双条纹激光间距与焊枪高度关系的理论模型.按图像行上灰度值和的一阶导数提取感兴趣区域(region of interest, ROI)、最大类间方差阈值分割及Canny边界提取等处理后,获得了上下激光条纹中心间距离及坡口中心值,由理论模型计算得焊枪高度,上下坡口中心值获得焊缝精确偏差与焊缝轨迹走向.结果表明,建立的理论模型正确,该方法可快速实现焊枪准确定位,识别焊缝轨迹走向,减小导前误差,提高偏差识别精度和焊接机器人智能化程度.     

连杆参数误差对机器人精度可靠性的影响

采用Denavit-Hartenberg方法设定五自由度串联机器人杆件坐标系,通过齐次变换矩阵建立串联机器人正运动学和逆运动学模型。在此基础上,对由静态误差引起的串联机器人末端位姿误差做了分析。利用微小位移合成法建立了串联机器人的静态位姿误差分析模型,以机构可靠度为位姿精度评价指标,应用Monte Carlo数值仿真法分析串联机器人各连杆参数误差对串联机器人的静态位姿精度的影响程度,并分析得出对串联机器人的静态位姿精度影响最大的关节。     

轨道式焊接机器人的虚拟样机设计与仿真

针对受损的水轮机叶片等具有空间复杂曲面结构,在其安装位置直接进行修复工作,设计了一种基于移动平台的焊接机器人虚拟样机。为确定焊枪末端与机器人6个关节之间的运动关系,建立虚拟样机DH坐标系,借助Matlab软件得到运动学方程正、逆解。将在Solid Works软件中建立的焊接机器人三维模型,导入ADAMS仿真软件进行运动学分析。仿真结果表明:机器人在狭窄空间启动时,由滑动、转动关节运动引起的焊枪末端空间位移变化小,速度、加速度曲线变化平缓,无任何突变,证明了该虚拟样机设计的有效性,满足基坑内的焊接工作要求。     

轮式机器人折线焊缝跟踪协调控制方法

研究了以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对折线焊缝进行跟踪的协调控制方法.设计了自适应模糊控制器对十字滑块和车轮进行协调控制,通过控制机器人移动对焊缝进行粗略跟踪,同时调整十字滑块带动焊枪对焊缝进行精确跟踪.为了使机器人的移动方向与焊缝走向一致,采用Sugeno型模糊逻辑系统作为滤波器对机器人本体的方位角偏差进行滤波处理,使机器人本体在跟踪焊缝的直线段时做直线运动,在跟踪焊缝的曲线段时做转弯运动.结果表明,该算法能够成功应用于最大为60°的折线焊缝和Z形焊缝的自动跟踪焊接.