T形接头角焊缝中缺陷空间定位及分布特征

为实现T形接头焊件角焊缝中批量缺陷的空间定位及可视化,基于多视角成像方法,获取了焊件射线检测图像,并建立了T形接头焊件角焊缝中缺陷深度和偏移量的数学模型. 在射线检测图像缺陷分割的基础上,根据提出的缺陷自动对应准则和投影距离自动提取算法完成了焊件内部缺陷的空间位置数据自动提取,并实现了批量缺陷空间位置的可视化. 对焊件中自动提取的84个缺陷的空间位置数据进行了统计分析,获取了缺陷的空间分布特征. 试验结果表明,缺陷主要位于腹板中心线左侧,占总样本的73.8%;缺陷深度大多在[1.8 2.5] mm范围内,占总样本的85.7%,近86%的缺陷集中分布在翼板与腹板的结合面位置;缺陷半径在[0 0.51] mm范围内;缺陷沿焊缝纵向随机分布.     

多腹板焊件批量缺陷的空间位置可视化

在创建单腹板焊件三维模型的基础上,采用线性变换的方法对焊件中的焊缝缺陷进行了空间坐标转换,并构建了多腹板焊件的三维模型。创建了交互性良好的可视化界面,导入已提取的焊件缺陷空间位置数据,实现了多腹板焊件缺陷的空间位置可视化,并大大提高了缺陷可视化的效率。开发的可视化程序具有如下功能:焊件模型尺寸修改、模型自动生成、透明化调整、视角变换、自动旋转、任意位置观察、多腹板焊件正反面焊缝批量缺陷同时可视化等,为该类焊件无损检测及结构完整性评价奠定了良好的研究基础,也可为同类焊件内部缺陷的可视化提供有价值的参考,工程应用前景广阔。     

斜工字型焊件内部缺陷可视化软件开发及封装

建立了斜工字型焊件的三维模型,并采用线性变换的方法对上下翼板中的焊缝缺陷进行了空间坐标转换,实现了斜工字型焊件内部缺陷的空间位置可视化.另外,为实现程序的通用性,研究了可视化程序的封装问题,封装后的程序可脱离MATLAB运行,极大地提高了其工程应用的适应性.该可视化程序的开发拓展了复杂结构焊件内部缺陷可视化的范围,为后续的接头完整性评价奠定了良好的基础.     

工字型焊件中批量小缺陷的空间位置可视化

开发了基于Matlab的焊件缺陷可视化软件,详细阐述了焊件三维建模、缺陷数据自动输入、缺陷自动显示、透明化处理和旋转角度调整等功能的创建过程。另外还设计了GUI界面,大大提高了缺陷的可视化效率。该可视化程序的开发把激光焊件的缺陷检测、分割、空间定位与空间位置可视化连接成一个有机的整体,可为实际的焊接接头检测和结构完整性评价提供有价值的参考信息。     

工字形焊件中批量缺陷的自动对应准则

为了实现工字形焊件中批量缺陷空间位置数据的自动提取,在缺陷分割与细化的基础上提出了批量缺陷的自动对应准则,探讨了影响缺陷自动对应判定的因素.应用提出的自动对应准则对实际焊件进行了批量缺陷空间位置数据的自动提取,并与手工对应的结果进行了对比.结果表明,采用文中算法对应到的缺陷与手工检测结果基本一致,但检测效率却大幅度提高,并大大减轻了检测人员的劳动强度,为该焊件的快速无损检测及接头完整性评价奠定了良好的基础.     

基于Pro/E二次开发的焊缝缺陷空间位置可视化

详述了基于Pro/E和VC开发向导的复杂结构激光焊件缺陷可视化的开发步骤,开发了复杂结构激光焊件缺陷三维可视化应用程序,实现了复杂结构激光焊件内部缺陷的可视化,并可实现焊件的结构尺寸的自适应调整和内部缺陷尺寸和空间位置的自适应调整,为射线检测二维成像三维可视化提供了新思路.     

工字形激光焊件中批量缺陷定位数据的自动提取

为了确定工字形焊件中批量缺陷的空间位置,采用多视角几何的方法对其进行了无损检测.提出了工字形激光焊件中小缺陷的深度与偏移量计算的数学模型,确定了精密焊缝中小缺陷的深度和偏移量.对影响缺陷定位精度的因素进行了理论分析,得出了影响缺陷定位精度的主要因素.为了实现焊件的快速检测和提高检测的鲁棒性,在缺陷分割与细化的基础上提出了缺陷投影距离自动提取的算法,并采用模拟缺陷的方法对上述算法进行了验证.结果表明,该方法是可行的.     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊焊缝缺陷分析

采用搅拌摩擦焊方法对5 mm厚7050铝合金进行了焊接,利用光学金相对接头缺陷及其形成原因进行了分析.结果显示,在参数不当的情况下出现的缺陷有飞边、孔洞、沟槽以及未焊合四种:飞边由表层金属过度软化导致;孔洞的产生则是焊速/转速比过大,焊缝中、下部材料塑性流动不充分引起;而沟槽是由于焊具下压量不足时,表面材料流动不充分产生;未焊合发生在焊缝底部,其产生原因是焊接热输入不足,焊缝底部再结晶程度低使得原始对接面材料间没有融合而存留.其中未焊合为主要的焊接缺陷,会严重降低接头力学性能,改变接头拉伸时的断裂位置和断裂模式.     

基于深度学习的焊缝定位与缺陷识别

针对大型构件缺陷焊缝的自动定位及缺陷识别是实现焊缝打磨、补焊等自动化操作的必要条件.大型构件焊缝及焊缝缺陷图像具有形状多样、灰度分布随机等特点,加大了图像处理的难度.提出一种基于深度学习的焊缝定位及缺陷识别方法,通过深度学习目标检测方法确定焊缝位置并识别焊瘤及不合格缺陷,通过深度学习语义分割方法识别气孔及凹坑缺陷.选取FPN网络结构创建和训练焊缝定位及缺陷识别模型,并通过增加样本数量完成模型优化,焊缝定位识别准确率达到95％,焊瘤识别准确率达到98％,气孔与凹坑两类缺陷的识别准确率约为91.8％.     

2219铝合金搅拌摩擦焊“弱连接”缺陷的制备及表征

搅拌摩擦焊焊缝金属的塑性流动与工件表面状态对焊缝的微观组织演化及焊缝缺陷形成有着十分重要的影响,采用"示踪铜箔"探索了可视化示踪材料紫铜箔在搅拌摩擦焊接头内的迁移行为。为进一步分析和证明搅拌摩擦焊接头"弱连接"缺陷形成机制,进行了2219铝合金(阳极化处理)的搅拌摩擦焊试验。结果表明,焊件表面未清理的氧化膜在搅拌摩擦接头内形成了一条始于后退侧、而在前进侧取向发生逆向延伸的黑色流动迹线,即"S"线弱连接缺陷。     

DH36钢湿法焊条多层多道焊海试结果分析

通过对潜水员焊工的培训，成功实现了不同接头形式的水下湿法手工多层多道焊，并且在渤海海域的11 ，22 m两个水深分别进行了对接接头平焊、搭接接头横焊及立焊和T形接头立焊及船形位置焊的焊接试验.结果表明，在两种水深的对接接头和搭接接头中都未发现夹渣、气孔及未熔合等缺陷，并且两种水深的对接接头和搭接接头在各项力学性能指标上都满足AWS D3.6 M:2010关于B级接头的要求.与11 m水深的焊缝相比，22 m水深的焊缝柱状晶区的针状铁素体减少，块状铁素体明显增多.两种水深接头的热影响区粗晶区组织差异不大，主要由板条状马氏体组成.     

基于空间位置和轮廓线距离的船舶焊缝特征参数提取

为了实现船舶焊接件数字模型中焊缝特征参数的精确提取,进而完成机器人数据库系统中焊接工艺的自适应快速匹配和快速选择,提出了基于空间位置和轮廓线距离的船舶焊缝特征参数提取算法.首先基于海伦公式识别待判定面来确定接头空间位置关系,并结合最小轮廓线距离完成焊缝特征识别;然后基于轮廓线总条数和最小轮廓线距离的两端点,识别出焊缝坡口处特征点及线;最后基于三类焊接接头所建的数学模型提取出与焊接工艺相关的焊缝特征参数.测试结果表明,文中焊缝特征参数提取算法能准确识别4类接头形式和10种坡口类型,以及准确提取焊缝间隙、坡口夹角和焊接件板厚等参数,具有焊缝特征识别广且信息提取齐全的优点.与其他相关识别算法相比,文中算法的识别率达到100%,而识别效率提升了16.06%,从而进一步验证了算法的有效性.     

双面T形焊件中批量缺陷空间定位数据的自动提取

提出了双面T形焊件中小缺陷的空间位置数据自动提取算法.该算法主要由两部分组成:一是自动提取投影距离和缺陷距焊缝上端的距离,二是自动提取缺陷尺寸和缺陷距焊缝上端的距离.设计了双面T形焊件左右旋转图像中缺陷的自动对应准则,实现了其内部小缺陷空间位置数据的快速提取.采用实际焊件破坏性试验的方法对上述算法进行了验证.结果表明,文中提出的算法是可行的.     

工艺参数影响2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头的成形规律

以在航空领域有广泛应用前景的2 mm厚2060-T8 Al-Li合金为研究对象,进行了搅拌摩擦焊对接接头的试验分析,重点研究焊接工艺参数影响焊接接头成形的规律.研究结果表明,呈碗形的焊缝由轴肩作用区与焊核区组成;轴肩作用区的等轴晶的晶粒大于焊核区.当搅拌头的转速为800 r/min且焊接速度为80 mm/min时,焊接接头的表面成形良好且内部无缺陷.与800 r/min,80 mm/min相比,提高旋转频率或降低焊接速度,焊缝表面变得较粗糙;降低旋转频率或提高焊接速度,焊缝内部会出现隧道型缺陷.     

行车梁上T形焊缝的超声波检测

工业行车梁在使用中承受着巨大的拉、压交变载荷，设计要求其上翼缘板与腹板的T形接头和对接焊缝必须全焊透达到二级焊缝。GB50205—2001《钢结构工程施工及验收规范》5．2．4条规定，设计要求全焊透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤。其内部缺陷的分级及探伤方法应符合现行国家标准GB11345-1989《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》或GB3323—1987《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》的规定。     

焊缝数字图像圆形缺陷的自动评级方法

针对圆形缺陷数量已知且需对焊缝缺陷进行评级,采用VisualC＋＋抖面向对象设计原理,对JB／T4730．2-2005中钢、镍、铜制承压设备熔化焊对接焊焊接接头质量分级中的圆形缺陷等级评定标准进行程序设计。建立单文档应用程序,插入对话框菜单,在对话框中添加下压按钮控件函数、编辑框控件函数和成组框函数,将设计的程序进行调试和编译,生成了可视化界面。输入母材公称厚度和圆形缺陷数量两个变量,系统可自动评定圆形缺陷的等级。试验结果表明,该自动评级程序设计合理,运算结果准确。     

搅拌摩擦焊接头设计

一般认为,搅拌摩擦焊是铝合金长、直焊缝(平板对接和搭接)的理想焊接方法。实际上,由于搅拌摩擦焊过程不存在被焊接材料的熔化,焊缝成形和质量不会受到焊缝或工件位置改变的影响,依靠设备来保证,搅拌摩擦焊具有相当的柔性,可以实现1-D、2-D、3-D结构的焊接。工业生产中,搅拌摩擦焊不仅可以焊接筒形零件的环缝和纵缝,而且考虑搅拌摩擦焊不受重力影响,所以可以实现全位置空间焊接,如水平焊、垂直焊、仰焊以及任意位置和角度的轨道焊。(未完待续)图1示出了多种典型的搅拌摩擦焊接头形式,目前在实际工业制造中搅拌摩擦焊全部实现了图1所示的多种接头的焊接,如多层对接、多层搭接、T形接头、V形接头、角接等。经过不断的开发研究,针对高速船舶、列车等大量使用的工业型材和结构零件,如图2所示,技术人员设计了多种方式的铝合金挤压型材的搅拌摩擦焊接头,针对搅拌摩擦焊过程中,没有焊丝填充,没有焊缝余高,对于结构强度要求较高的型材,可以在型材焊缝处预留焊接余高的方法解决。搅拌摩擦焊接头设计$北京赛福斯特技术有限公司     

工字形焊件射线图像中铸造缺陷的去除方法

为了消除腹板中铸造缺陷对焊缝缺陷空间定位、空间位置数据自动提取及空间位置可视化的干扰,本文在分析工字形焊件检测图像特点的基础上,提出了一种去除铸造缺陷的新算法。该算法分为两个步骤:①首先在分割图像中逐行搜索腹板区与焊缝区交界点的位置,从而确定腹板区的大小;②在已确定的腹板区逐行搜索铸造缺陷,如发现白点则置其为黑点,进而实现铸造缺陷的去除。对多幅图像的处理结果表明,算法可适应不同高度腹板的处理需求,且算法鲁棒性强。因去除铸造缺陷的处理仅在腹板区进行,可大大提高图像处理的速度。铸造缺陷去除算法的实现为后续的焊缝缺陷空间定位、空间位置数据自动提取等奠定了良好的基础,具有重要的实际意义。     

Q420B钢窄间隙焊剂衬垫MAG焊焊接工艺试验及应用

为了得到Q420B钢良好的单面焊双面成形焊缝,在实际制作等级焊缝中,不需要使用碳弧气刨清根,使用MAG焊焊接Q420B钢对接试板、采取预留5～6 mm的窄间隙、背面使用焊剂衬垫的工艺方法.通过对焊缝接头进行力学性能试验以及生产应用的证明,该工艺是可行的,不仅焊缝的力学性能满足要求,而且焊缝背面成形良好,无裂纹、气孔、飞溅等缺陷.该工艺适用于对接及T形接头的打底焊,有利于等级焊缝的制作.     

异种高强铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的缺陷和拉伸性能

采用搅拌摩擦焊对5 mm厚2024/7075异种高强铝合金进行上下板交换位置的搭接焊试验,分析接头的缺陷特征和拉伸性能。结果表明:材料位置和焊接速度对缺陷和拉伸性能有较大影响。当2024铝合金为上板时,接头中存在大面积孔洞缺陷,焊缝表面粗糙,尤其在300 mm/min焊速下存在较严重的起皮缺陷;钩状缺陷为搭接接头的典型缺陷,低焊速(50和150 mm/min)下钩状缺陷向上扩展距离较大,7075铝合金为上板时高焊速(225和300 mm/min)下后退侧钩状缺陷水平向焊核区扩展距离较大;在低焊速下,7075铝合金为上板的接头强度较高;在高焊速下,2024铝合金为上板的接头强度较高;钩状缺陷严重减小接头的有效板厚和有效搭接宽度,是接头强度降低的主要因素,优化搅拌摩擦焊搭接工艺必须同时增大有效板厚和有效搭接宽度。