磁脉冲焊接机理及其在异种金属材料连接中的应用

通过对铝、镁、铜、不锈钢等金属及其合金进行的磁脉冲焊接试验,结合材料动力学、热力学、高速撞击条件下的射流形成机理及金属变形理论等方面的研究,提出磁脉冲焊接撞击界面的接头结合机理。并采用OLYMPUS激光共聚焦显微仪、SEM、纳米压痕仪等材料微观分析检测方法,对工件高速撞击下界面所产生的相变、扩散、熔化及凝固现象进行研究,阐述了接头结合机理对界面形貌的影响实质。研究结果表明:材料应力波与高速移动碰击点引起的界面变形联合作用,使界面金属表现为一种类流体的性质,产生亥尔姆霍尔兹不稳定性,导致接头呈现出波纹状结合界面:压缩波的传播速度对真实界面结合区的长度起决定性作用;界面所产生的相变、扩散、熔化及凝固现象与冲击速度直接相关。同时还指出材料本身力学性能对界面结合形貌也有显著影响。     

航天数字化车间焊接设备集成实践

从国内某航天器制造企业的实际需求出发,引出层次化的数字化车间设备垂直集成模型和原则。设计了一套基于以太网控制自动化技术(Ether CAT)、以太网以及工控一体机的焊接车间设备信息化集成方案。介绍该项目中焊接过程数据采集的原理及方法,以及基于.NET框架用C#语言开发的焊接数据采集管理软件。该软件与车间生产制造管理系统(MES)连接,顺利实现焊接设备的信息化集成。实践表明,该方案能实现设备过程数据实时采集、远程管理,且系统结构简单、易于拓展。     

脉冲等离子- MIG复合焊熔滴过渡行为研究

将脉冲等离子电弧与MIG电弧同轴复合,期望利用等离子弧脉冲峰值电流产生的高速等离子射流冲击熔滴和熔池,促进熔滴过渡,同时增加焊缝熔深。开发了一套高速视觉与电信号精确同步的焊接数据采集系统,对脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为进行研究。研究发现将等离子电流调制成脉冲波形,等离子弧对工件总体热输入下降,等离子峰值电流产生的等离子流力可以有效促进熔滴过渡。在此基础上深入分析了等离子脉冲峰值电流、脉冲宽度及熔滴在等离子弧过渡位置等参数对熔滴过渡的影响,获得了脉冲等离子-MIG复合焊一脉一滴过渡的工艺参数窗口。     

开放式管道插接专用焊接机器人控制系统

针对管道插接形成的空间相贯线焊缝,开发了一套基于PC+PMAC模式的开放式焊接机器人控制系统.提出以焊缝位姿信息为基准的焊枪轨迹控制、焊枪姿态控制和焊接工艺参数控制的三位一体逻辑控制模式,实现了真正意义上的焊接机器人运动与焊接电源参数的集成化控制.提出连续参数控制和规划参数控制两种控制方法,建立了分层递阶结构的控制系统软件,实现了焊接过程的状态检测.结果表明,该控制系统适应性强,系统运行平稳可靠,能够很好的完成空间相贯线的焊接任务.     

铝合金变极性穿孔型等离子弧焊工艺的热源模型

选用包含面高斯热源和圆柱体热源模型的组合热源模型去模拟变极性穿孔型等离子弧焊工艺的温度场．通过大量的工艺试验,分析主要工艺参数对铝合金变极性穿孔型等离子弧焊成形的影响．借助有限元分析手段,在热源模型和实际工艺参数之间建立了联系,并通过线性回归分析的方法将这种联系用数学方式表达出来．结果表明,变极性穿孔型等离子弧焊除了电流和行走速度外,离子气流量、钨极内缩量和喷嘴末端到工件表面的距离都是十分重要的工艺参数,对焊缝形貌特征影响很大．     

热冲压高强钢电阻+激光组合点焊工艺

为避免热冲压高强钢电阻点焊在热输入较大时产生飞溅和满足激光点焊装配要求,提出一种将电阻点焊和激光点焊组合的新焊接工艺方法.通过电阻+激光组合点焊工艺获得了热冲压高强钢焊接接头,分析了接头各区域的显微组织、显微硬度分布、力学性能,并分析了断裂模式及其断裂机理.结果表明,电阻+激光组合点焊接头明显分为电阻焊接区和激光焊接区.母材和激光焊核区硬度值较大,与回火区对应的软化区硬度值下降约60％,激光环外侧软化区为拉剪断裂薄弱环节.此种组合工艺获得的焊接接头相对于单独电阻点焊或激光点焊强度和韧性都有明显提高.     

基于TIG三丝电弧增材制造Al-Zn-Mg-Cu合金成形规律探究

采用基于TIG三丝电弧增材制造系统,通过提前对增材构件进行成分设计,选择增材目标成分为7050铝合金,确定了三丝的送丝速率.系统探究了平均脉冲电流与沉积速度在3mm厚5A06薄板下单层单道成形的影响规律,并找到了成形较好的工艺区间.在该工艺区间内进一步探究了不同脉冲电流与沉积速度对多层单道成形的影响规律.结果表明,随着...     

双零软开关弧焊逆变电源

全桥零压零流脉宽调制变换器在全桥零电压脉宽调制变换器中增加一隔直电容，使原边电流在箝位续流时段很快的衰减到零并保持，固定臂的功率器悠扬是零电流开关，移相臂的功率器件是零电压开关。这关，这样，一方面使具有关断拖尾电流特性的IGBT可以很容易的用到全桥软开头变换器中，另一方面大大减少了变换器的附加环路能量，同时具有小的占空比损失，低的副边寄生振荡和宽的软开关切换的负负载范围等优点。最后，采用上述研究成果研制了一台10kW级采用FB-ZVZCS-PWM变换器的软开关弧焊逆变电源样机，温升试验表明，研制的软开关焊机的温升比同类型的硬开关焊机的温升低近20℃，大大减少了焊机的开关损耗，同时，由于焊机的功率元件是零开关，大大减少了器件的电压，电流应力，使弧焊逆变电源的可靠性得以大幅度提高。     

变极性等离子电弧力学行为研究

研究了变极性等离子孤焊接工艺参数对变极性等离子电孤力的影响规律,提出了变极性等离子电孤的力学特性,它是变极性等离子电孤的重要特性之一,试验结果对中厚板铝合金变极性等离子孤焊接工艺稳定性以及焊接过程控制有重要的指导意义。     

铝合金电弧熔积成形机器人增材制造系统

基于KUKA机器人搭建铝合金CMT增材制造系统,在Robotmaster离线编程软件中建立虚拟机器人工作场景,对成形零件进行分层、轨迹规划、模拟仿真及程序生成,使用CMT冷金属过渡焊接工艺进行铝合金零件增材制造试验,利用二次回归通用旋转组合方法设计试验,对熔敷工艺参数(送丝速度、喷嘴高度、焊接速度)与熔敷层宽度、高度的成形规律进行研究,建立熔敷层尺寸的预测模型。通过铝合金零件成形试验对模型精度进行验证,发现该模型预测效果好,成形铝合金零件精度高。