SLM成形IN738LC合金的微动磨损行为及磨损机理

本文通过高精度微动摩擦磨损试验机(SRV-V),以球/平面点接触模式对选区激光熔化(SLM)技术制备的IN738LC合金进行切向微动磨损实验,系统研究了恒定载荷条件下(50 N),不同位移幅值(50、100、150、200μm)试样的微动磨损行为及其磨损机理。结果表明:随着位移幅值增加,试样的摩擦因数和磨损体积逐渐增大,微动磨损运行状态由混合区逐渐转变为完全滑移区,50μm试样的磨损机理为轻微氧化磨损和疲劳磨损,200μm试样的磨损机理转变为氧化磨损、疲劳磨损和磨粒磨损。此外,磨痕中的微裂纹分布强烈依赖于微动区类型,即微裂纹出现在黏着区域和滑移区域的交界位置及完全滑移区域内。由于磨痕边缘存在犁削作用,磨痕形状由圆形变为椭圆形。

铋酸盐封接玻璃的研究及其连接应用现状

无铅低温封接玻璃由于具有绿色安全、成本低、封接温度低等优势,被广泛应用于航空航天、电真空、集成电路等领域。在磷酸盐、钒酸盐、硼酸盐和铋酸盐等多种封接玻璃体系中,因铋与铅具有相似的性质特点,使得铋酸盐玻璃成为最有可能替代铅酸盐玻璃的绿色玻璃钎料。综述了铋酸盐玻璃的成分和性能调控、网络结构的研究现状,介绍了目前使用铋酸盐封接玻璃进行金属、陶瓷同质/异质材料连接的研究进展,最后对未来的发展趋势进行了展望。

7075-T6铝合金双面搅拌摩擦焊接头的组织与性能研究

用2.5 mm针长搅拌工具对4 mm厚的7075-T6铝合金轧制薄板进行正、反面各一道次的双面搅拌摩擦焊(DSFSW)试验。研究不同焊接方向对焊接接头的显微组织、硬度、拉伸性能、断裂形貌及弯曲性能的影响。结果表明:焊接接头成形良好,焊核区为均匀细小的等轴晶组织,从焊接接头上表面至下表面焊核区晶粒尺寸先减后增,在焊核重叠区由于受到两次热力-耦合作用,重叠区晶粒较其他NZ更为细小,约为1.5μm。不同焊接方向的接头横截面硬度呈“W”型分布,焊接接头发生软化,硬度最低值出现在热机影响区与热影响区的交界处。因同向焊接接头的焊核区整体晶粒尺寸更细小,使其焊接接头的硬度更优异。拉伸试验中双面搅拌摩擦焊接头抗拉强度最高可达母材的90%。在相同热输入条件下,同向焊接头的抗拉强度明显优于异向焊接头,且断裂方式主要为韧性断裂。在弯曲试验中,双面搅拌摩擦焊接头在面弯与背弯试验时都能承受较大弯曲角度,使焊接接头具备更出色的塑性变形能力。

焊接机器人管-管相贯线焊接工艺试验研究

相贯线焊缝是工业生产中典型的焊缝形式之一。相贯线是复杂的空间曲线,采用手工焊接的方法很难保证焊接质量,而利用机器人焊接相贯线焊缝可以大大提高焊接效率和产品质量的稳定性。

基于BAS算法优化的电弧增材制造焊道尺寸预测

目的为提高实际应用中电弧增材制造对工艺参数的选取效率及成形形貌的控制效果,建立高效且精准的成形尺寸预测模型,实现对焊道尺寸的合理预测。方法在单层单道CMT电弧增材制造实验的基础上,建立基于天牛须搜索算法(Beetle Antennae Search,BAS)优化BP神经网络的焊道尺寸预测模型,利用BAS算法实现对BP神经网络初始权值和阈值的优化,可以实现预测不同工艺参数(焊接速度、送丝速度、干伸长)下焊道的成形尺寸(熔宽、余高)。利用试验验证BAS-BP预测模型的性能,与现有模型进行对比,结果结果表明该模型具有较高精度的预测效果,能够有效映射工艺参数与焊道尺寸之间的非线性关系,印证了该模型具有良好的拟合和泛化能力,同时其对焊道熔宽和余高的预测误差分别不超过0.2、0.12 mm,预测平均误差率均不超过6%,相对于其他预测模型表现出较好的准确性和稳定性。结论BAS-BP神经网络预测模型的输出误差较小,网络训练收敛速度加快,避免了过拟合及欠拟合的风险,有效提高了预测模型的泛化能力和预测精度,可以实现一定工艺参数范围内的焊道尺寸预测,为后续电弧增材的实时预测及控制参数应用提供了技术支持。

空间样板在推土机罩盖安装座组焊中的应用

工程机械行业产品更新换代快,客户不仅要求产品结实耐用,还需要良好的外观。推土机产品重要安装座(如发动机、变速箱和驾驶室等)依靠大型设备精加工完成,护罩、护板和盖板等覆盖件安装座多数采取划线或工装组对。常规的定位工装采用厚板焊接、加工和装配,使用过程中穿销轴定位精度高,但制作周期长、成本高、重量大,频繁移动造成劳动强度大。在生产实践中逐步推广应用空间样板,不仅满足装配生产要求,且制造周期短、方便实用,提高组焊精度,避免装配干涉的频繁返修,适应了产品更新换代的步伐。

基于填充板条的7075铝合金激光焊接裂纹抑制方法

针对铝合金焊接易产生气孔、裂纹等缺陷问题,以7075-T6铝合金板材为研究对象,在观察脉冲激光焊接焊缝断面形貌的基础上,对不同工艺参数下的7075-T6铝合金激光焊接进行实验,以分析焊接裂纹产生原因。结果表明,随着时间的增加,各点的裂纹敏感性逐渐降低,当填充板条高度为1.9 mm时,焊缝的裂纹敏感性比临界值低,裂纹基本被抑制。

CTOD试验在低合金钢铸件焊接性能评定中的应用

CTOD试验是一种有效评估材料焊接性能及焊接接头抗断裂性能的方法,广泛应用于桥梁、船舶等高安全系数领域。本文对桥梁用低合金钢铸件进行了焊接性评定,通过CTOD试验验证了铸件材料的焊接性能及服役性能。试验过程涵盖了铸件生产、焊材选择、焊接工艺评定与规范、焊接质量控制及CTOD试验的实施。

波纹管与阀杆真空电子束焊接工艺研究

真空电子束焊接是一种能量集中、熔深较大的精密焊接方法。阀用波纹管壁厚较薄时,与阀杆或法兰焊接具有较大的困难,通过优化焊接接头,设计合理的焊接工装,消除波纹管与阀杆或法兰的配合间隙,采用真空电子束焊接,可以很好地解决这一问题。

316L不锈钢掺杂SiC环状同轴送粉TIG熔覆层组织结构与性能

TIG熔覆是经济高效的表面修复方法,与传统的预置粉末法相比,同轴送粉法具有优良的适应性,但是试验研究相对较少.自主设计制造了环状同轴送粉TIG熔覆焊枪,与管状同轴送粉TIG熔覆焊枪相比,制造的熔覆层不存在熄弧位置凹坑、焊缝不够平直以及焊缝熔宽不一致等问题,而且具有更高的熔覆效率.结果表明,采用优化的焊接热输入、送粉量和SiC含量参数匹配,在316L不锈钢表面进行环状同轴送粉TIG熔覆,获得了外观优良的单层单道熔覆层、单层多道熔覆层.对熔覆层进行显微硬度测量、微观组织及元素成分分析、宏观电化学腐蚀试验、微区电化学腐蚀试验以及耐磨性能测试,并与母材进行了比对,环状同轴送粉TIG熔覆导入的SiC粉末有效地提升了熔覆层的耐蚀性与耐磨性.

基于摆动激光扫描的GMAW焊缝成形调控

将摆动激光与GMAW工艺复合,利用“8”字形摆动激光扫描液态熔池,对其温度场和流场进行调控,以改变熔池温度梯度,主动调控熔池流动以改善焊缝成形.在6061铝合金板材表面进行堆焊试验,重点探究了光丝间距、摆动幅度、激光功率对于焊缝成形的影响,采用高速摄像机拍摄激光扫描熔池过程.结果表明,摆动激光扫描可以有效抑制成形缺陷的发生,当摆动激光扫描熔池中部时可以获得最佳的焊缝成形效果.摆动激光扫描降低了熔池温度梯度分布,同时激光扫描产生的激光蒸发反力可以驱动熔池流动,促进了液态熔池的流动铺展,从而有效抑制了不规则焊缝成形缺陷,减少焊缝内部气孔和裂纹缺陷.调节摆动激光摆幅可以在一定范围内对焊缝宽度进行调控.

金属增材制造质量控制及复合制造技术研究现状

相比传统制造工艺,增材制造能够实现复杂结构金属部件的近净成形。然而,增材制造具有冷却速度快、热梯度大、非平衡凝固与往复热循环历史等特点,容易存在孔洞、残余拉应力、各向异性等缺陷,极大限制增材制造的进一步应用。复合增材制造技术是将传统制造方法与增材制造有机结合,充分发挥传统制造工艺在性能调控与尺寸精度等方面的优势,抑制单纯增材制造引起的各类缺陷,获得高质量、无缺陷的增材制造部件。本文首先揭示增材制造工艺缺陷的形成机理,明确工艺参数优化方法在缺陷改善方面的局限性,进而阐明复合增材制造的内涵,综述近年来增材制造与轧制、激光冲击强化、热等静压、热处理等复合制造技术的研究现状与工艺原理,探讨复合增材制造技术对不同缺陷的适用性,并对增材制造未来发展方向进行了展望。

海洋工程小尺寸双相钢管的GTAW焊接工艺

针对公司圆筒形FPSO项目中的小尺寸双相钢管与法兰的对接接头,选择手工钨极氩弧焊作为焊接方法,按照欧标ISO 15614-1及项目焊接规格书要求进行了焊接工艺评定试验。试验结果表明,采用文中开发的工艺能够获得满足性能要求的焊接接头。

埋弧焊缝返修的焊接工艺

埋弧焊工艺因其焊接效率显著被广泛应用于大壁厚钢板焊接施工,因厚壁钢结构应力释放及焊接缺陷的产生,由此带来了焊缝热处理态韧度变化及焊缝返修热影响区冲击韧性下降的问题。为研究上述问题,本次焊接工艺研究选取冲击性能优良的EH36-Z35钢材、埋弧焊材及返修用焊条、气保护药芯焊丝,并制订相应的焊后热处理方案。重点关注不同牌号焊材、不同返修焊接工艺方案下的焊缝力学性能差异,焊接热循环、返修渗碳层、焊材强度匹配等因素导致异种焊材返修焊缝热影响区冲击韧性的表现不同。

面向回流焊工艺过程质量控制的温度场仿真技术研究

针对回流焊工艺过程中的质量控制问题,文章提出了一种创新的回流焊温度场仿真方法。该方法综合考虑热对流和热辐射的影响,以单温区炉腔作为回流炉,PCB组件作为被焊物体,借助Ansys Icepak软件模拟回流焊接过程,并搭建炉温测试平台用于监控PCB组件温度曲线,以分析其焊接质量。结果表明,仿真模型成功模拟了工艺参数组A~C的回流温度分布。仿真与实测温度曲线吻合较好,其中工艺参数组A实现了更高的焊接质量。文章提出的创新方法能够顺利实现回流焊工艺过程的质量控制,得到合理的回流温度曲线,为优化回流焊工艺提供了理论依据,有助于快速调整工艺参数以提高焊接质量和生产效率;同时该方法也可为其他类似工艺的温度场控制提供参考。

变位磁场作用电弧增材中电弧和熔池传热与流动数值模拟

为了揭示具有纵向和横向分量的外加变位磁场对TIG电弧增材成形过程中电弧和熔池传热与流动的影响机理,基于流体动力学软件Fluent,建立了电弧与熔池耦合的三维瞬态模型。对比分析了不同角度的变位磁场对电弧形貌、电磁力、热流密度、熔池形貌及熔池速度场的影响规律与机理。结果表明:无外加磁场时,电弧与熔池对称分布,施加变位磁场时,电弧和熔池中产生周向旋转和偏向一侧的电磁力,使电弧与熔池发生旋转与偏移,熔池除了具有由内向外的流动,还具有围绕中心旋转和偏向一侧的流动;增大变位磁场的变位角度使横向磁场分量减小,纵向磁场分量增加,从而使偏向一侧的电磁力减小,周向旋转电磁力增大,进而使电弧偏转与熔池偏移减弱,熔池旋转流动趋势增强。研究结论可为后续磁控电弧增材制造传热、传质的机理分析及工艺参数的选择提供理论依据和参考。

基于CNN-LSTM混合驱动的焊接成形质量监测

焊接成形质量监测对于现代制造业至关重要,现有的质量识别方法大多基于单一传感器,识别精度难以进一步提升,面对复杂条件下的抗干扰能力较弱.针对单一传感器识别技术存在的不足,多源信息融合技术能够发挥不同类型传感器的自身优势,实现对焊接过程更为全面且准确的监测.在进行多信息融合过程中,深度学习模型的特征挖掘机制仍然欠缺解释,不同信息的互补性仍未明晰,为此,提出一种基于多源信息混合驱动的CNN-LSTM焊接成形质量监测模型.结果表明,通过融合图像和电压信号实现了99.72%的平均识别准确率,可视化结果还展示了不同信息之间的互补优势.

增材制造铜/钢双金属材料研究进展

铜/钢双金属材料具有力学强度高、物理化学性能优良等优势,在交通运输、电力能源和建筑工业等领域应用前景广阔。然而,传统熔铸工艺在制造铜/钢双金属材料时,容易在铜/钢界面处产生偏析现象,在一定程度上限制了铜/钢双金属材料的发展。与传统工艺相比,增材制造技术不仅能实现复杂加工零件的快速制造,而且在成形过程中较短的保温时间能缓和或消除异种金属材料界面产生的冶金缺陷,进而增强铜/钢双金属材料的力学性能。由于双金属材料是近年来的研究热点,有关增材制造铜/钢双金属材料的综述性文章较少,故综述了近年来激光、电子束及电弧增材制造技术制造铜/钢双金属材料的研究发展现状,分析了各技术的优缺点,并从制备方法、工艺参数及界面合金元素等角度,分析了影响材料界面组织性能变化的关键因素。发现在增材制造铜/钢双金属材料方面,目前激光增材制造技术主要应用于精度要求较高的小尺寸零部件,电子束增材制造技术适用于某些具有特殊性能的合金,如钛合金,而电弧增材制造技术适用于精度要求较低的大型复杂零部件。在铜/钢双金属材料增材制造过程中,界面处易形成显微组织分布不均匀、界面晶粒尺寸差异较大等现象,导致界面处产生应力集中,从而造成材料断裂失效。为解决上述难题,学者们已深入研究第二相形成机理,并采用优化界面处Cu-Fe比例和控制脆相金属间化合物等方式提高铜/钢双金属材料的性能。最后,对目前增材制造铜/钢双金属材料的研究发展现状进行了总结与展望,未来在冶金学和热力学方向上对铜/钢双金属材料仍需进行系统性理论研究,对双金属材料而言需要建立相关模拟数据库,以期为相关从业人员提供精细化指导建议。新型增材制造技术或复合增材制造技术的开发与应用都将成为未来增材制造铜/钢双金属材料研究的重点发展方向。

焊接智能化监测技术研究现状与展望

在国家“十四五”智能制造和2035制造业高质量发展远景目标规划下,智能化焊接技术的重要性不言而喻.首先,分析了该技术在学术界和工业界的成果发表情况,对目前成果分布的特点进行了总结.此外,列出了该学科方向举办的系列重要学术会议,充分展示了该学科的研究热度.其次,分别从声音、光谱、视觉、热学及多信息融合监测角度出发,综述了焊接/增材技术在缺陷在线检测、过程动态表征、质量监控等方面最新的国内外研究进展,表明了多源信息融合技术是焊接智能化监测技术未来发展的主流.最后,总结了现阶段国内焊接智能化-缺陷在线监测基础研究存在的“六多六少”现象,并从多场景拓展应用出发,指出了焊接智能监测技术的未来发展目标与重点突破问题.

FeCrAl合金管TIG焊焊接接头的组织及性能

采用TIG(Tungsten inert gas welding,TIG)焊对FeCrAl合金管同质材料进行焊接,通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜及能谱仪等手段研究了焊后接头的显微组织特征、焊后接头不同区域氧化物颗粒的分布情况及焊接接头的力学性能。FeCrAl合金TIG焊通过填充等成分的FeCrAl合金丝材进行焊接,焊后焊接接头主要由焊缝区、热影响区及母材组成。其中焊缝区为粗大的铁素体组织,热影响区为细小的等轴晶组织。焊缝区的Y_(2)O_(3)氧化物颗粒发生了明显粗化并与基体反应生成复合氧化物Y_(3)Al_(5)O_(12)。TIG焊焊接FeCrAl合金管热处理后,焊接接头最大抗拉强度值为530 MPa,约为母材强度的80.8%,可以实现大口径、大壁厚的FeCrAl合金管材的对接接头的力学性能要求。