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...     

镍基合金与不锈钢异种金属电子束深熔焊工艺研究

针对第三代压水堆核电站中密封壳体(奥氏体不锈钢)与贯穿件(Inconel 690镍基合金)的异种金属焊接,采用真空电子束焊开展了焊接工艺研发,通过外观检测、射线检测等确定了焊接工艺。结果表明,在镍基合金和不锈钢电子束深熔焊中,主要缺陷形式为冷隔和钉尖缺陷。焊缝中出现冷隔的主要原因在于厚壁试件焊接时金属蒸汽逸出受阻,在较快的冷却速度下留在焊缝中所致。当工作距离增加时,焊缝熔深减小,金属蒸汽逸出的行程减小,焊缝中出现冷隔缺陷的尺寸和数量也减小,当工作距离与焊接热输入搭配合适时,焊缝中的冷隔缺陷将消失。     

基于ANSYS的钛合金电子束焊缝形貌预测及验证

采用ANSYS有限元分析软件,建立了3mm厚TCA钛合金平板电子束焊接温度场的三维有限元数值计算模型,选取双椭球体热源模型作为热输入,考虑材料热物理性能参数随温度的变化,通过计算得到焊缝中心线上及附近各点的热循环曲线、熔池及焊缝截面形貌,并估算了焊缝宽度和热影响区宽度。最后用实验加以验证。通过对比分析,模拟和实验结果相吻合,证明有限元模型的准确性。     

活性剂对GH4169薄板电子束焊接焊缝成形的影响

选用镍基高温合金GH4169进行试验,分析了不同种类活性剂对焊缝成形的影响规律,发现添加不同的氧化物对焊缝表面成形、熔深均有影响,而添加氟化物却影响不大.在此基础上,进行配比和优化,得到了能改善焊缝成形,提高表面质量的电子束焊活性焊剂.分析活性剂改善电子束焊接焊缝成形的原因,认为添加活性剂改变了熔池内部的表面张力梯度,从而影响了熔池的流动方式,形成了窄而深、表面成形较好的焊缝.结果表明,活性剂电子束焊接能改善焊缝表面成形,并可进一步消除咬边等表面缺陷,这对薄板的电子束焊接技术很有帮助.     

钛合金激光穿透焊的焊缝成形（Ⅱ）

在前文基础上进一步研究了钛合金激光穿透焊的热源作用模式及熔池流动特点对焊缝成形的影响。研究结果表明，钛合金激光穿透焊的焊缝成形是焊接过程中“两点一线”热源作用模式和熔池流动传热特点所决定的。焊接热输入和激光功率密度对“两点一线”热源作用模式及熔池流动传热特点具有重要的影响。随焊接热输入和激光功率密度的增大，金属蒸气和等离子体的热辐射以及熔池上部和熔池下部的流动传热作用增强，焊缝截面由钉形向近X形转变。根据点、线热源叠加原理获得了“两点一线”热源温度场模型。     

锁底尺寸对铝合金电子束焊焊缝成形的影响

文中针对一种铝合金锁底结构的电子束焊，当锁底宽度尺寸小到一定程度时，易产生背部焊瘤、背面飞溅等缺陷，通过研究锁底宽度尺寸对电子束焊焊缝成形的影响，提出了合理的焊接工艺参数和结构参数，满足锁底结构电子束焊要求。     

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.     

钛合金激光穿透焊的焊缝成形(II)

在前文基础上进一步研究了钛合金激光穿透焊的热源作用模式及熔池流动特点对焊缝成形的影响.研究结果表明,钛合金激光穿透焊的焊缝成形是焊接过程中"两点一线"热源作用模式和熔池流动传热特点所决定的.焊接热输入和激光功率密度对"两点一线"热源作用模式及熔池流动传热特点具有重要的影响.随焊接热输入和激光功率密度的增大,金属蒸气和等离子体的热辐射以及熔池上部和熔池下部的流动传热作用增强,焊缝截面由钉形向近X形转变.根据点、线热源叠加原理获得了"两点一线"热源温度场模型.     

TC4钛合金真空电子束焊温度场及成形性能

为研究TC4钛合金焊接接头的成形性能,采用真空电子束焊方法对TC4钛合金进行焊接。通过Ansys Workbench数值模拟软件对TC4钛合金真空电子束焊过程进行数值模拟,研究了电子束流、加速电压和焊接速度对焊接接头成形性能的影响。研究结果表明,数值模拟结果与试验结果相吻合;随着电子束流、加速电压的增大及焊接速度的减小,焊缝的熔深和熔宽随之增大;焊接接头熔合区晶粒尺寸由上至下(沿深度方向)逐渐减小,熔合区主要由针状马氏体α′相组成;焊接接头相比于母材,抗拉强度提高至103%,塑性降低,延伸率最高达到86%,针状马氏体α′相是导致焊接接头力学性能改变的关键因素。     

工件平面曲线焊缝的电子束自动焊接

本文介绍了工个平面曲线焊缝电子束焊接的一些实例。     

Study on the Electron Beam Welding Process of ZTC4 Titanium Alloy

主要探讨铸造TC4合金电子束焊接工艺。为了获得良好的铸造TC4合金电子束焊接接头,作者对焊缝形貌,微观组织和接头拉伸性能进行研究。结果表明:通过调节焊接电流和焊接速度可以获得电子束焊双面成型工艺,但是对于厚板却很难获得双面成形的焊缝形状,经X射线检测焊缝内部质量,能满足检验标准;铸造钛合金电子束焊接接头微观组织构成的母材由板条状α相和β相组成,焊缝区域由针状马氏体组成,热影响区由细针状马氏体、板条状α相和β相组成;铸造TC4电子束焊接接头拉伸性能与母材相当,因此可以通过改善母材的组织成分和显微组织来提高其焊接接头的拉伸强度。冲击试验表明应力集中系数对吸收功有很大的影响。     

薄板TC4钛合金脉冲电子束焊接技术研究

脉冲电子束焊接是指将电子束流调制成脉冲方波的形式进行焊接的一种先进技术。脉冲束流能提高被焊金属蒸发率,从而提高焊接效率、增加焊缝深宽比。本文采用常规直流电子束和不同频率脉冲电子束对1.2 mm薄板TC4钛合金进行了焊接工艺试验,并对接头进行了微观组织与力学性能检测。结果表明：脉冲电子束焊接能够形成无熔合缺陷的焊缝,随着频率的增加,焊缝咬边和背面余高减小,表面成形得到改善;由于焊接热循环变化,脉冲束流可加快熔池冷却速度,细化组织晶粒;直流和脉冲电子束焊接接头拉伸时均断裂在母材区,拉伸强度不低于母材;高频脉冲电子束可提升焊接接头塑性和焊缝区、热影响区的显微硬度,频率为10 kHz时,焊接接头的断后伸长率可达14.9%,约为母材的80%,焊缝区和热影响区的显微硬度分别为375 HV和368 HV。     

BT5-1钛合金与C-103铌合金的真空电子束焊接工艺研究

基于BT5-1钛合金与C-103铌合金性能的分析和电子束焊接的特点，实现了BT5-1与C-103的电子束焊接。试验结果表明：选用合适的电子束焊接工艺规范连接的BT5-1与C-103的接头成形良好，没有产生裂纹等缺陷。占空比对焊接质量有重要影响。     

TC4钛合金的电子束焊

采用真空电子束焊接工艺焊接TC4钛合金，通过显微组织观察、显微硬度测试以及进行冲击试验，分析了焊接接头显微组织、性能以及焊缝中气孔的形成。结果表明：采用真空电子束焊焊接TC4合金时焊缝中有气孔产生．焊缝金属的硬度值比母材金属的高，但冲击值低于母材的；焊缝和热影响区中较粗大的原始β相一部分转变为过饱和的针状马氏体；焊缝中心有少量的针状α＇相，并形成了编织状α组织。     

电子束重熔对熔丝沉积钛合金表面组织及性能的影响

目的 通过表面重熔处理解决沉积钛合金固有组织引起的表面磨损不均及摩擦不稳定的难题,以拓宽沉积钛合金的应用领域。方法 采用电子束重熔工艺对熔丝沉积Ti6Al4V钛合金表面进行改性处理。利用体式显微镜、光学显微镜、X射线衍射仪等分析重熔前后钛合金表层的宏观形貌、显微组织及物相组成变化,运用纳米压痕仪及摩擦磨损试验机考察重熔层的表面纳米力学性能及耐磨性能,并采用三维光学轮廓仪及扫描电子显微镜观察磨损形貌特征。结果 经电子束重熔处理后,熔丝沉积钛合金沉积方向表面组织由不均匀的α+β组成的网篮组织及魏氏组织转变为均匀分布的细针状马氏体(α’)。重熔处理试样表面纳米硬度均匀,且得到明显提升,达3.8 GPa,相较于未重熔试样提高了15%以上,表现出较高的硬弹性。重熔层具有稳定的摩擦系数和较优的耐磨性,其平均摩擦系数为0.45,磨损率为3.59×10^-13 mm³/(N·m),相较于未重熔试样,分别降低了19.6%和22.1%,其磨损机理以磨粒磨损、氧化磨损及粘着磨损为主。结论 电子束重熔工艺能够有效改善熔丝沉积钛合金沉积方向的表面组织均匀性,可获得优异的...     

电子束3D打印模型处理对钛合金零件成形精度的影响

模型处理是影响3D打印钛合金零件成形精度的关键因素之一。以电子束3D打印几种典型形状TC4钛合金零件为研究对象,通过对成形零件进行精度检测,分析其在模型处理过程中引起误差的来源,提出了几项改进措施:对于圆柱体轴类零件,将模型精度设置提高到0.02 mm,可有效提高零件的成形精度;对于点阵多孔零件,提高STL数据的精度并优化切层算法,保持切层前后模型原貌是解决该问题的途径;对于针状细圆柱零件,将相同零件按照同一方向摆放,可以减少摆放角度对偏差的随机性影响;对于异形件,应在满足成形精度的前提下合理布局并减少支撑;对于薄壁零件,增加支撑密度能够有效提高零件悬空部分的成形精度。     

电镀阻隔层对钛/钢电子束焊接接头性能的影响

采用电子束熔化焊、电子束阻隔焊和电子束阻隔熔-钎焊方法来实现钛合金与不锈钢异种金属之间的连接。研究发现钛合金与不锈钢连接界面处产生的脆性金属间化合物是影响接头性能的关键因素。采用电子束直接熔化焊和阻隔熔化焊钛合金和不锈钢时,接头界面会产生贯穿性裂纹导致焊缝直接断裂。电子束阻隔熔-钎焊中利用熔化的不锈钢润湿未熔化的钛合金母材,并采用Ag、Cu作为中间层添加元素,在结合界面处形成了很好的阻隔屏障,减少了Ti/Fe界面的金属间化合物的产生,减缓了应力,实现了钛合金与不锈钢的冶金结合,接头抗拉强度约为100 MPa。电子束阻隔熔-钎焊得到的钛合金/不锈钢异种金属焊接接头焊缝正反面成形良好,X射线探伤未发现裂纹和气孔缺陷。     

基于正交试验的2219铝合金电子束焊接工艺参数优化

通过正交试验方差分析对16mm厚2219铝合金电子束焊接工艺参数进行优化,以抗拉强度、弯曲角、外观质量和内部质量等为综合评定指标,得到其最佳工艺参数为:焊接电流190 mA、焊接速度850 mm/min、聚焦电流2045 mA和圆形扫描方式.     

汽车曲轴用TA15合金在电子束焊接过程中的疲劳性能研究

以TA15合金为对象,利用扫描电子显微镜观察疲劳断口形貌,研究了氢含量对TA15合金电子束焊接区疲劳性能的影响。结果表明,充氢使得TA15合金焊缝区的韧性降低,脆性增加,裂纹扩展速度变大,降低其疲劳性能。     

高纯Al合金与6061Al合金的电子束焊接

高纯铝合金溅射靶是重要的半导体集成电路镀膜用材料。本文将电子束焊接技术应用于溅射靶的制备，研究镀膜用高纯AlCu0．5合金（纯度〉99．9995％）与6061Al合金的焊接工艺。通过显微组织和力学性能分析表明，高纯AlCu0．5与6061Al具有良好的焊接成形，通过合适的线能量输入，焊接接头具有较佳的显微组织和力学性能，能够满足靶材焊接的严格要求。