高频复合双钨极氩弧焊电源研制

提出了一种优质高效低耗的新型非熔化极高频复合双钨极氩弧焊方法,并研制出新型高频复合双钨极氩弧焊电源,能同时输出两路电流波形:一路为高频方波脉冲电流,脉冲频率0～80 kHz,脉冲基值0～300 A,峰值0～400 A,占空比0～100%,电流变化率大于50A/μs;另外一路为变极性方波脉冲电流,频率0～100 Hz,电流幅值0～500 A,占空比0～100%,电流变化率300 A/ms。采用并联结构的主电路拓扑及DSP+SG3525A的模数混合控制系统,通过软件编程实现焊接电流给定信号与PWM信号的同步输出,可实现高频方波脉冲电流和变极性方波脉冲电流的同时输出。测试结果表明,设计的高频复合双钨极氩弧焊电源达到了预期设计目标。     

口腔修复用铸造钴铬合金等离子焊接工艺研究

试验研究了钻铬合金口腔修复材料微束等离子弧焊的可行性。焊接过程电弧稳定，焊接接头熔合良好，未见裂纹、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。力学性能与显微组织分析表明：焊缝与母材均为铸态的树枝状晶粒，几乎无焊接热影响区，接头成分均匀，焊缝与母材强度基本一致。微束等离子弧焊在口腔材料修复领域具有很好的应用前景。     

MAG焊熔池图像特征及可用信息分析

针对MAG焊焊接过程的特点,采用被动式视觉传感的方式,利用近红外CCD摄像机,配合1064nm窄带滤光片和0.1%中性减光片组成的复合滤光系统,很好地排除了弧光的干扰,采集到大量高清晰的MAG焊短路过渡、射滴过渡、射流过渡熔池图像.利用数字图像处理技术对熔池图像进行图像处理,并提取出反映焊接质量的图像特征信息.对于单幅熔池图像进行了灰度分析,并提取了三条熔池图像等值轮廓线;对于连续多帧熔池图像,提出了利用熔池图像差影检测和熔池图像平均灰度来研究MAG焊焊接过程的新思路,为熔化极气体保护焊焊接过程质量控制奠定了基础.     

基于网络的焊接工艺信息发布平台的建立

针对焊接制造过程异地、异构数据管理和处理困难的问题,提出了焊接信息远程监测系统整体方案,规划了具体的功能模块,设计并组装了焊接参数采集的硬件电路,结合产品、部件焊缝、焊接设备、施焊人员和组织等相关管理信息,设计了依据不同设备和通道的参数采集模式,开发了相应焊接过程参数采集软件模块,实现了部件焊缝层道规范(电压、电流)参数的采集,并以波形图的显示与存储.基于关系数据库,分析并实现了系统数据的实体关系.设计完成了基于B/S模式焊接过程参数及相关信息网络发布系统.     

牙科用钴铬合金的微束等离子焊接研究

探讨了以手工方式进行铸造钴铬合金口腔修复材料微束等离子电弧焊的可行性，试验过程电弧燃烧稳定，焊接接头充分熔透，母材与焊接连接良好，未见气孔，裂纹等缺陷。显微组织显示：焊缝与母材均为铸态的树枝状晶粒，几乎无焊接热影响区，焊接接头的电子能谱成分扫描、机械性能、显微硬度测试显示，接头成分均匀，焊缝与母材强度相当，微束等离子焊在口腔修复领域的应用前景明显优于其他熔化焊接方法。     

镀铬层表面等离子束流加热区视觉信息检测试验

论述了视觉传感技术的特点和研究现状。针对镀铬层固态表面传热及光路特点，选取了普通CCD摄像机，利用固态表面对电弧的反射光和加热工件自身的辐射光，在近红外波段取像的视觉采集方法。结合近红外光谱特点和CCD摄像机的光谱响应度变化趋势，在980nm波长的窗口区域提取到了清晰的视觉图像。分析了镀铬层固态表面等离子束流加热区图像的成像机理，在对加热区图像特征进行分析的基础上对图像进行了处理，提取出了有效信息。     

激光工艺参数对离体皮肤显微组织特征的影响

将数字图像处理技术中的纹理特征分析方法引入到激光生物焊接中,深入分析激光焊接离体皮肤显微组织的变化,以基于灰度共生矩阵计算所得的二阶统计特征量作为表征离体皮肤显微组织特征的主要量化指标,通过响应面法分析得到了各激光参数以及它们之间的交互作用对激光焊接离体皮肤显微组织纹理特征的影响规律。研究结果表明:激光扫描速度是影响离体皮肤焊后显微组织的主要因素,且对角二阶矩、相关性、熵、对比度这4个纹理特征参数都有显著影响;激光功率及其与扫描速度的交互作用对角二阶矩、相关性、熵有显著影响。     

2195铝锂合金和TC4钛合金异种金属电子束焊接行为研究

研究采用真空电子束实现对2195铝锂合金和TC4钛合金的有效连接。通过金相显微镜、扫描电镜、能量色散谱、X射线衍射等技术, 分析了焊接接头的微观组织及成分特征, 并通过拉伸试验对接头进行了力学性能表征。实验结果表明:铝锂合金2195和钛合金TC4能较好地实现连接, 接头未发现明显的气孔和裂纹。在连接界面处, 金属间化合物以棒状、锯齿状、和胞状等形态生长, 其主要成分为TiAl₃。接头在连接较弱的焊缝中心起裂, 平均抗拉强度260 MPa。     

基于透红外视觉传感的GMA-AM熔池图像质量评价

针对熔化极气体保护电弧(gas metal arc,GMA)增材制造(additive manufacturing,AM)图像感知,提出一种透红外熔池视觉传感方法. 为客观评价熔池图像质量,综合图像灰度、纹理、形状和频谱等四类特征定义了熔池图像质量评价参数φ. 结果表明,φ值越大,图像质量越好. 透红外熔池图像质量评价参数φ远大于近红外窄带熔池图像,熔池更清晰,对比度更高. 相比800,850和930 nm等透红外滤光片,990 nm透红外滤光片能过滤大部分电弧连续谱和特征谱,获得的熔池信息量最大,对比度更明显,边缘更清晰,细节信息更丰富,熔池图像质量最佳,是最佳取像窗口.     

焊丝含氮量及焊接电流对高氮钢焊缝组织和性能影响

针对高氮奥氏体不锈钢焊接过程中由于N元素逸出引起气孔、导致力学性能恶化的问题,利用相图计算软件设计并制备了含氮量为0.35%和0.85%两种奥氏体不锈钢焊丝,系统地研究了氮含量和焊接电流对高氮钢焊缝气孔倾向性、微观组织以及力学性能的影响规律. 结果表明,高氮钢焊缝气孔倾向和力学性能与焊接电流、焊丝氮含量密切相关：随着焊接电流增加,氮含量0.35%的高氮钢焊缝抗拉强度和断后伸长率均增加,未出现气孔;而氮含量0.85%的高氮钢焊缝具有很高的气孔倾向,抗拉强度和断后伸长率变化不大,当焊接电流增大到一定值后,气孔倾向性明显降低.