窄间隙P-GMAW仰焊位置熔滴过渡影响因素及控制方法

管道窄间隙全位置焊接过程中,在接近仰焊位置容易出现焊接缺陷,制约了管道施工的质量和效率.文中针对管道自动焊仰焊位置成形差、可靠性低的问题,分析P-GMAW过程送丝速度、弧长修正、导电嘴到熔池距离等因素对熔滴过渡的影响规律.结果表明,增加弧长修正系数可以增大电弧对侧壁的热输入,能够缓解侧壁熔合不良的问题,但会使熔滴过渡路径难以控制.因此当焊枪运动到仰焊位置时,提高送丝速度有利于获得更小的熔滴、更高的过渡频率;降低导电嘴到熔池距离,可以增加电磁力、减小熔滴尺寸,从而更有利于仰焊位置熔滴向熔池的过渡,研究结果对于管道窄间隙焊接的工艺设计具有一定的指导意义.

基于空洞分层注意力胶囊网络的X射线焊缝缺陷识别方法

由于X射线焊缝图像的复杂多样性,使得很多传统基于X射线焊缝缺陷检测方法的准确性不高,泛化能力较差。提出一种基于空洞分层注意力胶囊网络(DHACNet)的X射线焊缝缺陷识别方法。DHACNet由卷积模块、空洞分层注意力和胶囊网络(CapsNet)组成。卷积模块用来提取图像的卷积特征,空洞分层注意力用来提取多尺度显著性特征,CapsNet利用胶囊层和动态路由算法替代卷积神经网络(CNN)中的池化操作和全连接操作。DHACNet具有强大多尺度特征提取能力,能够克服CNN只关注图像局部特征和池化操作导致图像部分信息丢失等不足。在构建的X射线焊缝缺陷图像集上进行识别试验,识别准确率为96%以上,与传统方法进行比较,结果表明,该方法有效可行,能够为X射线焊缝缺陷识别系统提供技术支持。

316L电阻增材成形过程应力场数值分析

针对不同速度、不同压力及不同电流情况下应力场的变化情况,采用控制变量和热力间接耦合的方法,建立电阻增材制造316L不锈钢应力场模型,分别截取每一组参数中第1~10层的第1步和最后一步中应力场作为参考数据,对316L不锈钢电阻成形工艺中的应力场进行研究,得出不同参数对应力场的影响规律。通过对仿真结果的分析可知:当移动速度降低时,应力场也随之减小;当压力增大时,应力场也增大;当电流增大时,应力场也增大。该规律为其在实际生产中的应用提供了依据。

316L不锈钢焦耳热3D打印过程变形量数值分析

针对316L不锈钢焦耳热3D打印成形中的变形问题,采用控制变量的方法,根据不同速度、不同压力和不同电流的变化,总结出不同参数的改变对316L不锈钢焦耳热3D打印过程变形量的影响规律。改变参数后分别截取每一组参数中每一层的第一步和最后一步变形量作为参考数据。结果表明:当电流增大时,变形量也增大;当速度减小时,变形量也随之减小;当压力增大时,变形量也增大。通过对316L不锈钢焦耳热3D打印过程变形量分析,可以准确、有效地总结出材料在各种情况下的变形分布情况,为其在实际生产中的应用提供依据。

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.

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.

激光增材制造中残余应力形成机理、表征及调控方法的研究进展

激光增材制造可以实现高性能复杂金属构件的一体化直接成形,但该过程中存在的非均匀温度梯度分布、微熔池的近快速凝固、原位热处理效应以及非平衡固态相变、微观结构的不均匀性等会产生复杂的残余应力,严重影响成形构件质量和综合性能。因此,本文围绕激光增材制造残余应力,首先介绍了残余应力的基本定义、分类及产生原因;然后针对激光增材制造过程中残余应力的特殊性、形成机理、表征方法及调控方法的研究现状进行了系统的综述,介绍了残余应力的表征方法及其特点,并说明了各方法的适用性及优缺点,总结了调控残余应力的方法可分为后处理调控和原位处理调控;最后,展望了研究激光增材制造残余应力的产生原因和演化机制应考虑几类应力的叠加效应。残余应力的表征应采用多种方法结合,相互辅助验证。为避免成形过程中应力集中影响成形质量以及避免后处理对构件精度产生影响,应重点研究原位调控残余应力的方法。

压力容器小径支管角焊缝相控阵检测埋藏缺陷回波特性研究

采用CIVA仿真软件对实际规格的压力容器小径接管角焊缝模型进行了仿真分析,研究了球孔、横通孔、未熔合、未焊透和裂纹等典型缺陷的回波响应规律及特征,结果表明,相对于端角结构信号,不同缺陷的回波强度不同,面积型缺陷与声束角度90°时回波强度最大,同一类型缺陷位于不同位置时的回波强度差距明显,最大达到了13 dB。设计加工了典型缺陷的模拟试件,对5种典型缺陷的检测结果开展了试验分析,结果表明,试件中的缺陷均可被有效检测。总结了不同缺陷的回波特性变化规律,可为现场检测中的缺陷定性提供参考和依据。

焊缝缺陷三维成像及亚像素定量方法研究

为实现工业设备中焊缝结构内部缺陷准确地定量分析,针对构造缺陷三维重构模型时缺陷图谱的过分割和欠分割导致定量分析不够精确的问题,提出了一种基于图谱颜色分割的新算法。利用该算法处理缺陷切片并进行三维重构获取其长度,应用Canny算子与三次样条插值法结合获取缺陷亚像素边缘,基于缺陷区域连通标记算法和累加法可获取缺陷面积和体积的方法。研究结果表明:与实际数据对比,未焊透、未熔合、夹渣缺陷重构的长度误差分别为8.18%、5%、9.62%,基于此对分割缺陷的亚像素边缘内连通域进行标记以准确地获取其面积及体积。该方法能够在不破坏焊缝结构的情况下即时获取焊缝内部缺陷的形貌并对其进行精准且全面的定量分析。

P91钢焊缝金属碳化物聚集程度的差异对焊缝金属冲击韧性的影响

利用夏比冲击试验、SEM扫描电镜和EBSD分析等方法研究了在P91钢焊缝金属微观组织中晶界处碳化物的聚集程度差异对焊缝金属冲击韧性的影响。结果表明:焊态与热处理态下P91钢焊缝金属微观组织不同,焊态下组织为未回火板条马氏体组织,热处理态为铁素体组织。碳化物沿着晶界呈颗粒链的形式聚集,在碳化物周围观察到了微孔及微孔聚集的现象。碳化物颗粒在力的作用下发生应力集中,在碳化物周围形成微孔,晶界处碳化物颗粒链聚集程度越高,则微孔体积分数越高,微孔快速聚集到一起形成裂纹,导致冲击韧性降低。基体中析出相呈弥散分布,析出相数量越多,基体弥散强化效果越显著,冲击韧性降低。EBSD实验结果表明,晶界处分布着大量M_(23)C_(6)型碳化物,基体中也有少量的M_(23)C_(6)型碳化物。

影响P91耐热钢焊缝金属冲击韧性的因素分析

利用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪、电解萃取实验等研究了P91耐热钢焊缝金属冲击韧性不稳定的原因。结果表明,焊缝金属的组织为铁素体组织,在铁素体基体与晶界处分布着大量的析出相。析出相主要为M_(23)C_(6)型碳化物和氧化物夹杂,其中晶界处聚集的M_(23)C_(6)是影响焊缝金属冲击韧性的主要原因。通过对不同冲击韧性值的试样晶界处碳化物的面积分数统计发现,M_(23)C_(6)面积分数的增加导致焊缝金属的冲击韧性下降。

电力机车高强钢零部件焊修工艺技术研究

为了研究焊修次数对电力机车转向架关键零部件30CrMo合金钢空心轴组织及性能的影响,并优化其焊修工艺,对30CrMo合金钢空心轴行了三次焊修试验,并对每次焊修后的接头进行了静强度试验、金相试验和疲劳试验。静强度试验包括拉伸和弯曲试验,金相试验观察了接头各区域的显微组织,疲劳试验采用旋转弯曲加载方式,以确定接头的疲劳极限。结果表明:多次焊修后,接头的拉伸性能良好,拉伸试件断于母材;弯曲性能良好,弯曲角度达180°时无断裂或裂纹产生;室温和低温冲击性能在多次焊修后略有下降,符合标准要求;三次焊修焊缝硬度在330~340 HV之间,明显高于母材及热影响区硬度值。金相组织分析表明,空心轴母材的组织为回火索氏体、上贝氏体及块状铁素体,热影响区的主要组织为回火索氏体和少量块状铁素体,熔合区的组织为回火索氏体,焊缝组织为经过调质后产生的回火索氏体。接头疲劳极限满足强度要求,第三次焊修中值疲劳极限最高,在指定寿命为1×10^(7)次循环下的中值疲劳极限为399 MPa。焊后调质处理可以有效地改善多次焊修对接头性能的影响。多次焊修后的30CrMo合金钢空心轴接头具有良好的拉伸、弯曲和疲劳性能,且随着焊修次数的增加,接头的疲劳强度逐渐提高。该研究结果为电力机车转向架关键部件的焊修工艺优化提供了理论依据。

航空锂电池焊缝的多通道多频涡流检测

为了实现航空锂电池极耳极板激光焊缝的高效准确检测,设计制作了带有层析成像功能的多通道多频涡流检测系统.采用该系统及5通道防干扰差分结构涡流传感器对极耳极板焊缝中的局部断焊、整体漏焊、焊缝变形内凹、微小缺陷等典型缺陷进行检测,并基于趋肤效应原理,采用层析成像技术对焊瘤缺陷进行扫查成像.结果表明,研发的带有层析成像功能的多通道多频涡流检测系统可有效检测出锂电池极耳极板焊缝中的多种典型缺陷,最小可检测1 mm的缺陷,层析成像技术可实现不同深度下缺陷的形貌观测.通过对大量检测结果的对比分析,总结了缺陷种类、位置及长度的判别方法,提出了一套缺陷判别流程与评定准则,为实现锂电池极耳极板焊缝检测的工程化奠定了良好的基础.

HFW焊管管端射线探伤底片异常典型案例分析

介绍了HFW焊管管端射线检测的常见典型缺陷,分析X射线探伤缺陷的判定,不能仅依靠底片本身是否存在阴影、黑线等直接进行判定,须结合HFW焊管的生产工艺特点,结合钢管内、外表面状态判断是否存在符合产品标准但影响X射线底片的缺欠,如存在则需先做修磨处理后再做X射线探伤检测,以免影响探伤结果的评定。

一种轻量级高效X射线焊缝图像缺陷检测方法

针对当前深度学习模型在焊缝缺陷检测工作中成本高、速度慢、不易在终端部署应用等问题,提出一种效果良好的轻量级高效模型(lightweight and high-precision optimized detection model,LHODM).首先,搭建新型主干网络并设计超轻量卷积ULConv作为网络基础卷积,降低模型深度,用Depthwise操作生成更多有效冗余特征映射,减少参数与运算量.其次,设计高效轻量级专注模块ELCC,在响应模型轻量化前提下,考虑焊缝缺陷分布特性与成像规律,从水平和垂直两个方向捕获孤立区域关系,结合轻量级上采样算子CARAFE,使模型特征重组时具有更大的感受野,更有效地利用环境周围信息,弥补轻量化造成的精度损失.最后,为提高收敛速度和损失函数效率,设计OS-Io U损失函数,考虑期望回归向量之间的夹角,重新定义惩罚项及相关性,强化距离损失和形状损失关注程度.结果表明,LHODM模型检测准确率和检测速度达到91.62%和63.47帧/s,参数量仅为3.99 M,有效解决了焊缝缺陷检测工作中成本高和速度慢的问题.

增材制造AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金研究进展

AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金具备细小、均匀、规则的片层结构,在较宽的温度(70~1000 K)和成分偏差范围内均具备良好的组织结构和强塑性兼备的力学性能,因而成为目前研究最为广泛的共晶高熵合金。本文针对增材制造AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金,综述了不同工艺和工艺参数对该合金的微观组织和力学性能的影响,重点阐述了选区激光熔化技术制备AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金的相分布、微观组织和强化机制。最后,指出当前增材制造AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金相形成机理及组织演化过程中存在的分歧和不足,并提出以AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金为基体的材料改性、增材制造高熵合金新工艺研究开发等发展方向,为推动该合金的工业化应用提供思路。

316L钢氩弧焊焊接接头超声检测可行性试验研究

结合某水电工程50 mm板厚的316L钢氩弧焊焊接接头的超声检测开发需求,通过实验手段开展焊接接头的超声检测可行性试验研究。参考标准设计直径2 mm的侧横孔试块,详细分析侧横孔回波信号幅值与探头频率、波形和侧横孔位置等因素的相关性。研究结果表明,316L钢焊接接头采用纵波检测为主、横波检测为辅是可行的。该研究工作可为316L钢超声检测工艺的制定提供参考。

钢制悬链线立管(SCR)及其焊接接头的腐蚀疲劳行为研究进展

腐蚀疲劳开裂是海洋服役管线钢及其焊接接头最为严重的失效形式之一。近年来,研究人员对管线钢焊接接头腐蚀疲劳裂纹的机理、影响因素等方面的研究正在不断深入,但还有部分现象的解释未能统一。文中对腐蚀疲劳裂纹的萌生和扩展机理进行了阐述,对影响腐蚀疲劳裂纹扩展的材料、力学、环境等因素的研究进行了总结归纳,对新的结论和模型进行了探讨,并对进一步的研究进行了展望。

T23/P23钢高强匹配焊缝金属接头再热裂纹表征

综述了T23/P23钢高强匹配焊缝金属接头再热裂纹的特征。结果表明,T23/P23耐热钢高强匹配接头再热裂纹倾向明显,焊后状态高强匹配接头具有较高的强度和可以接受的塑性和韧性。接头显微组织中的HAZ粗晶区碳化物析出、晶界的滑移及晶界的脆化是再热裂纹产生的必要条件;影响HAZ组织的主要因素是母材中碳化物形成元素和残留元素的种类及含量。随接头拘束应力增大,再热温度升高时再热裂纹倾向增大。T23/P23钢接头中氢的行为是产生再热裂纹不可忽视的影响因素。生产中常用低应力化和低氢化综合工艺及参数,以及新型专用焊接材料等措施,使接头中的应力水平降低,氢含量最小化,控制再热裂纹形成条件,并获得了较满意的效果。

基于SMA-BP算法的焊件动态电阻预测

在电阻点焊过程中焊点的形成涉及多个物理量的变化,不能精确描述。因此,本文采集标准焊点的焊接数据,建立基于黏菌算法-BP神经网络(Slime Mould Algorithm-Back Propagation Neural Network,SMA-BP)的焊点动态电阻预测模型。将当前时刻的电极累计释放的热量与动态电阻作为预测模型的输入,下一时刻的动态电阻作为模型的输出。结果表明,经黏菌算法优化后的BP神经网络在测试集上的决定系数R^(2)、均方误差(MSE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)均优于单一的BP模型,给电阻点焊控制器的设计提供参考。