6061铝合金FSW接头组织与耐蚀性能的研究

对4 mm厚的6061-T6铝合金板进行了搅拌摩擦焊接,通过浸泡腐蚀试验和电化学腐蚀试验研究焊缝腐蚀性能,采用金相显微镜、透射电镜等观察接头的微观组织。结果表明:6061铝合金FSW焊核区晶粒显著细化,晶界第二相较少;焊核区的耐剥落腐蚀和晶间腐蚀性能优于热影响区的;焊核区比热影响区的腐蚀电位较高,腐蚀电流密度较小,焊核区表现出更好的耐腐蚀性能。

城市轨道交通轨面短波不平顺谱实测研究

针对城市轨道交通诱发的振动噪声问题,对轨面短波不平顺进行研究.首先,对上海市轨道交通线路轨面短波不平顺实测数据进行零均值化、剔除异常值、消除趋势项等预处理.其次,利用改进的协方差法计算得到轨面短波不平顺功率谱,分析轨道类型、曲线半径及钢轨接头对轨面短波不平顺功率谱分布规律的影响.然后,基于非线性最小二乘法对轨面短波不平顺谱进行拟合.最后,提出我国城市轨道交通轨面短波不平顺统计谱表达式.研究结果表明:直线段接头区轨面短波不平顺功率谱密度曲线在整个分析波长范围内具有较多特征峰值;直线段接头区上、下行短波不平顺功率谱密度值随波长的分布特征和数值相差不大,说明上、下行的轨面不平顺状态基本相同;钢轨的磨耗程度与曲线半径呈负相关,内、外轨面不平顺功率谱密度的差异随曲线半径的增大而减小,曲线半径是影响轨面不平顺状态的主要因素之一;线路类型对轨面短波不平顺功率谱的影响不大,不同曲线半径、焊接接头影响明显,在对轨道进行维护和养护时需关注小曲线半径区段以及焊接接头区段的不平顺状态.

高原地区无缝道岔健康监测研究

研究目的:无缝道岔是无缝线路的关键技术之一,高原地区的气候复杂使其受力更为复杂,为保证列车的安全运营,有必要对其进行长期实时健康监测。本文针对高原地区无缝道岔构建实时健康监测系统,并对一组道岔进行为期2个月的在线监测,对监测期内的轨温、尖轨尖端位移及尖轨断轨进行相应分析。研究结论:(1)钢轨温度变化趋势与气温变化趋势相同,最高轨温始终高于日最高气温,平均差值为11.75℃,其出现时间总体来讲早于气温出现3 h左右;(2)最低轨温与气温值基本相同,其出现时间也基本相近,大致于早上7:00—8:00出现;(3)钢轨温度和大气温度之间存在较好的一次线性关系,当气温变化1℃时轨温变化约为1.5℃;(4)尖轨尖端的纵向位移变化趋势与气温和轨温变化趋势相同,与气温间呈一次线性关系;(5)本文研究可为高原地区无缝道岔的养护维修提供数据支撑。

送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊接工艺参数匹配

为探究送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊接的工艺参数匹配,自主设计制作了一套送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊接装置,以提高焊接过程稳定性和自动化水平。利用瞬间中断电弧的方法保留了熄弧位置处焊缝形态和焊剂片末端熔化形貌,发现焊接电压和焊剂带送进速度都是通过改变焊剂片对电弧的作用长度来影响焊缝成形,焊剂片对电弧的作用长度可表现为焊剂片对电弧固壁约束面积。通过改变焊剂带送进速度和焊接电压进行了试验研究,结果表明,当焊剂片对电弧固壁约束面积适中时,电弧集中加热区域会下移至间隙底部和侧壁根部,获得根部熔合良好的焊缝;当焊剂片对电弧固壁约束面积较大时,电弧受约束程度过强,电弧加热区域集中在间隙底部,分布于侧壁根部电弧热量很少,焊道上部会有熔池堆积;当焊剂片对电弧固壁约束面积较小时,电弧受约束程度较弱,会沿侧壁攀升导致加热区域集中在两侧壁上,很难在坡口根部形成有效熔池,最终形成孔洞焊缝。确定了最佳的焊接电压范围为21.5~24.5 V,焊剂带送进速度2.1~2.6 mm/s,利用该参数进行超窄间隙单道多层焊接可以获得成形良好的焊缝。

基于图像形态学的焊缝区域提取与对比度提升技术

铝板焊接后可使用X射线进行焊缝内部缺陷检测,由于X射线成像存在噪声多、对比度低、焊缝区域边缘模糊、焊缝区域与背景区域灰度分布较为相似等问题,使用传统边缘检测方法效果欠佳。提出了一种自动提取焊缝区域并提高其对比度的方法,通过去噪处理、边缘检测、形态学操作等步骤,最终确定焊缝区域位置,并对焊缝区域内像素值进行线性变换,提高了焊缝区域的对比度。实验结果表明,该方法针对大批量的铝板X射线图片,都能够自动提高焊缝区域的对比度,具有良好的鲁棒性和准确性。

Cu对铝/钢CMT熔钎焊接头界面区组织的影响研究

采用冷金属过渡方法,以AlSi5焊丝为填充金属,在5052铝合金和镀锌钢板之间添加铜箔片进行搭接熔钎焊,使用扫描电子显微镜结合能谱分析和拉伸试验机对接头的界面区组织与性能进行研究。结果表明,未加入铜箔时,界面区组织主要由FeAl_(3)金属间化合物组成;铜箔的加入使得界面区组织中新生成了CuAl_(2)金属间化合物,同时改善了Zn在界面区的分布。Zn固溶于Al中,一定程度上抑制了Fe-Al金属间化合物产生。加入铜箔后的试样断裂位置发生改变,接头的承载能力与未加入铜箔的相近。

高密度微带天线阵面焊接技术研究

针对某微带天线阵面焊接难度大、空洞率高的难题,从焊接夹具设计、焊料量控制和焊接工艺方法等方面对微带板与基板之间的焊接进行了研究,形成了微带天线阵面新制造工艺,并对试验样件进行了焊接生产和焊后检测。检测结果表明,该焊接工艺实现了微带天线阵面大面积、高钎透率、高可靠焊接,为后续类似结构的天线阵面焊接提供了工艺指导。

大热输入条件下氮含量对低碳Mo-V-Ti-B微合金钢粗晶热影响区组织与冲击韧性的影响

采用Gleeble研究了大热输入条件下,氮含量对低碳Mo-V-Ti-B微合金钢焊接粗晶热影响区组织和冲击韧性的影响。结果表明,在100 kJ/cm热输入条件下,85 N、110 N和144 N试验钢粗晶热影响区-20℃冲击功分别为186 J、97 J和57 J。随着试验钢中氮含量的增加,试验钢粗晶热影响区冲击功逐渐降低。当氮含量从85 ppm增加至110 ppm时,低碳Mo-V-Ti-B微合金钢焊接粗晶热影响区组织由块状铁素体+大量针状铁素体转变为块状铁素体+少量的针状铁素体,组织发生粗化,故粗晶热影响区冲击功降低。当氮含量从110 ppm进一步增加至144 ppm时,粗晶热影响区组织由块状铁素体+少量的针状铁素体转变为块状铁素体+珠光体,虽然块状铁素体晶粒发生细化,但是粗晶热影响区组织中的“硬相”珠光体的含量增加,并且珠光体尺寸较大,在冲击试样变形过程中“硬相”珠光体与基体形变不协调,从而导致裂纹的萌生,造成冲击功进一步下降。

Effect of Tool Shoulder and Pin Probe Profiles on Friction Stirred Aluminum Welds-a Comparative Study

In marine application,marine grade steel is generally used for haul and superstructures.However,aluminum has also become a good choice due to its lightweight qualities,while rusting of aluminum is minimal compared to steel.In this paper a study on friction stir welding of aluminum alloys was presented.The present investigation deals with the effects of different friction stir welding tool geometries on mechanical strength and the microstructure properties of aluminum alloy welds.Three distinct tool geometries with different types of shoulder and tool probe profiles were used in the investigation according to the design matrix.The effects of each tool shoulder and probe geometry on the weld was evaluated.It was also observed that the friction stir weld tool geometry has a significant effect on the weldment reinforcement,microhardness,and weld strength.

A cooperative control strategy of resistance spot welding process by combining the constant current control with the DRC method

The modeling control method based on the dynamic resistance characteristics of good nuggets, that is the DRC method, is an improvement on the dynamic resistance threshold method for the quality control of resistance spot welding. But there is still a control blind area in the initial four cycles. For this reason, the quality of every weld nugget could not be fully ensured. Thus a new fuzzy cooperative control method is put forward. It uses a multi-information time-control mechanism by combining the constant current control technology with the DRC method in a relay way. This whole-process control strategy has led to a good control effect and produced the dual-identical results in the weld nugget quality and the welding time.

钢桥面板U肋-盖板构造细节(子系统1)疲劳受力行为研究

正交异性钢桥面板受力行为复杂,基于子系统可以更加有效地分析钢桥面板的疲劳受力行为,以钢桥面板子系统1为研究对象,分析轮载作用面积和轮载作用位置对子系统1疲劳受力行为的影响,在此基础上分析了盖板厚度和U肋厚度对U肋-盖板构造细节处3个弯矩的影响。同时基于等效结构应力法,对子系统1的主导疲劳开裂模式进行研究。研究结果表明:轮载作用面积为600 mm×200 mm且轮载作用在U肋间时,子系统1中U肋-盖板构造细节的受力最不利;子系统1以U肋外侧弯矩Mr大于U肋内侧弯矩Ml的情况为主;子系统1焊根开裂模式的主导疲劳开裂模式均为开裂模式Ⅱ,增大盖板厚度能有效降低焊缝焊根开裂的风险;焊趾开裂模式的主导疲劳开裂模式与盖板和U肋厚度有关,增大盖板厚度能减小开裂模式Ⅰ发生的概率,增大U肋厚度能减小开裂模式Ⅲ发生的概率;在焊根和焊趾的主S-N曲线相同的情况下,子系统1的主导开裂模式为焊趾开裂模式。

铝电解槽带电焊接过程控制专家系统

通过电热信号监测系统,采集铝电解槽各短路母线和大电流多级变阻装置的电流数据,基于毕奥-萨法尔定律,可模拟并总结出单一状态下目标施焊区域的磁场矢量,以及随大电流多级变阻装置组的电流变化规律,从而得到此状态下施焊区域最优降磁效果的控制电流组合,将所有状态关联并组合,最终形成带电焊接全过程控制专家系统。

严寒地区水电站压力钢管全自动智能化焊接施工技术研究

辽宁清原抽水蓄能电站压力钢管制安工程在焊接关键技术上进行分析与研究,在施工中对焊接工序实现了全自动智能化焊接,取得了良好的施工效果。辽宁清原抽水蓄能电站机电金属结构制作安装工程的探索和应用有效解决了压力钢管焊接中各阶段出现的问题,实现自动化智能化施工,不再受现场环境、各工序工作面移交时间的影响,最大限度减少现场施工时间,缩短施工工期,提高了工作效率,取得可观的经济效益。施工中采用流水线作业方式,实现了压力钢管下料、坡口加工、组对、焊接等关键工序自动化、智能化,机械设备利用率高,有效提高了劳动生产效率。采用自动化焊接技术,焊缝无损检测一次合格率达到了99.9%以上。实现了水电站压力钢管制作自动化智能化施工,为日后水电站压力钢管制安工程积累宝贵经验,具有良好的推广价值和应用前景。

超声辅助堆焊304不锈钢的工艺优化

为了提高焊接接头的质量及性能,采用超声辅助焊接工艺在304不锈钢表面堆焊过程中引入超声波,同时采用焊接电流、焊接速度和超声功率三个参数进行正交试验,对焊缝成形系数和焊缝中心区域的平均显微硬度进行分析,从而优化超声辅助焊接工艺。结果表明,超声辅助焊接的最佳工艺参数为:焊接速度7 mm/s、焊接电流140 A、超声功率1 800 W。结合已经获取的最佳焊接工艺参数,通过显微组织观察探究超声波对显微组织的影响,结果发现,在超声波作用下,粗大柱状晶转变为等轴晶,焊缝区域内晶粒明显细化,由此提高了304不锈钢的力学性能。

山区长输管道自动焊施工工艺研究

在平原段成熟的自动焊施工工艺方法基础上,针对山区长输管道施工地形复杂,坡道多,弯管用量多的特点,提出了适用于山区长输管道的两种自动焊施工工艺研究方向,一种是开发山区柔性内焊机根焊+外焊机填盖的工艺,柔性内焊机的使用,解决山区热煨弯管及坡道上的内根焊焊接问题,配套需要加长热煨弯管直管段长度及改进坡口机加工热弯坡口的能力;另一种是氩弧自动焊根焊+外焊机填盖的工艺,自动氩弧焊根焊技术解决自动焊根焊单面焊双面成型的问题,设备的轻便化,可适用于各种山区地形的焊接施工。两种工艺方式均采用窄间隙的坡口设计,提高了山区自动焊施工的效率和质量。同时,针对这两种工艺,提出了设备、管材和热煨弯管优化制造的要求。

浅析适应山区管道全自动焊的线路设计研究

随着我国焊接技术的发展,在大口径高钢级的长输管道提高焊接效率和保障焊接质量方面,全自动焊技术是目前强力推行的长输管道焊接方式。但受限于设计理念、焊接装备能力、配套施工设备及工法等因素,国内还未在山区管道中应用全自动焊技术。国家管网集团西南管道公司组织设计单位、内焊机厂家、施工单位开展《山区管道全位置自动焊适应性研究》科研课题,着力提升山区管道的全自动焊技术。根据《山区管道全位置自动焊适应性研究》科研课题开题报告审查意见及计划任务书相关要求,为提高山区管道实施自动焊的比例,需从工程建设的源头设计进行优化,主要从设计工具升级后的精细化设计、限坡设计的选定线原则、施工断点优化、采取两段设计进行典型横面及纵断面设计、管材性能及几何尺寸优化设计、热煨弯管曲率半径优化等方面进行适应山区管道全自动焊的线路设计研究,为后续类似山区管道自动焊的线路设计提供借鉴。

国产水泥立式辊磨研磨区提产降耗改造

以某水泥厂国产水泥立式辊磨的成功改造为例,介绍了天津水泥院新型立磨研磨区改造专利技术,该技术通过改变物料在磨盘上的流速及运动轨迹、加宽有效研磨区,达到提高立磨稳定性、增产降耗的目的。本次改造采用在线堆焊方式完成,改造周期短,施工周期仅约20天,投资回报率高。改造后,在相同水泥配比和成品细度情况下,1号水泥磨提产38%,系统电耗下降3.0kW·h/t;2号水泥磨提产22%,系统电耗下降2.6kW·h/t,改造效果显著。

沉降区埋地天然气管道焊缝应力分析及其对管道的影响

对于长输天然气管道而言,位于沉降区的埋地管道特别容易受到周围地质环境的影响,导致管道出现悬空现象,进而威胁管道运行的安全性。利用Abaqus软件对管道悬空状态下的焊缝应力进行了分析。结果发现,管道的最大应力和应变主要集中在悬空段与埋地段相交接区域,最大位移则出现在悬空段中部位置,当焊缝正好处于该位置时容易发生应力集中现象。正常情况下管道的安全悬空长度为115 m。当天然气管道焊缝存在缺陷问题,比如错边缺陷和斜接缺陷,焊缝部位更加容易出现应力集中现象,使得管道的安全悬空长度出现很大程度降低,威胁着天然气管道运行过程的可靠性和安全性。

大坡度油气管道全自动焊建设工序优化探讨

随着中国长输管道建设需求的不断提升,长输管道已逐渐向大口径、高钢级方向发展,同时为了满足完整性管理要求,避让城镇规划和基础建设设施,管道进入山区敷设比例越来越高。总结近几年管道失效事故发现,管道失效的主要原因是管道环焊缝的质量问题,而山区管道焊接施工面临地质条件差、施工环境差、施工难度大等挑战,因此在山区管道开展全自动焊推广势在必行。目前已能实现坡度15°下的全自动焊接,但对大坡度(15°<坡度<25°)下的山区管道全自动焊建设尚无应用实例,结合国内长输管道全自动焊建设的发展趋势,对比分析了国内外山区管道全自动焊技术水平现状,并从管道建设全工序出发,针对设计、采购、施工三方面提出了为全面适应大坡度下全自动焊建设应采取的措施。

基于抛物线模型的V形坡口焊道规划排布

为了提高大型相贯构件机器人焊接的焊道规划准确性,提出了抛物线模型,结合等面积与等高法研究了多层多道焊道排布方法.首先,规划焊接工艺参数、焊道的横截面、焊接顺序以及焊枪位姿,进一步推导出焊道排布算法的公式,借助MATLAB软件进行多层多道焊道排布的仿真;最后通过机器人焊接试验验证多层多道排布的方法.结果表明,仿真的焊道排布结果与试验的V形坡口每层每道轮廓相吻合,说明提出的基于抛物线模型的多层多道排布算法是准确可行的.该研究成果为机器人焊接相贯构件的多层多道焊道排布提供了重要的理论基础.创新点:(1)提出了一种V形坡口焊道的抛物线轮廓假设模型.(2)提出了等面积法与等高法相结合的多层多道焊道排布方法.