航空发动机薄壁机匣疲劳裂纹修复焊接变形控制

分别采用恒定直流TIG焊、脉冲直流TIG焊、微束等离子弧焊等方法对航空发动机材料K4169试板进行了焊接试验,经测试脉冲直流TIG焊接头力学性能最优,采用该方法对机匣支板头通气孔附近的裂纹进行了修复试验,测试了裂纹所在支板头对应的内外环安装边的径向距离和距基面的距离,分析了热处理对焊接变形的影响.结果表明,机匣支板头通气孔附近的疲劳裂纹修复,导致机匣发生了径向伸缩和周向扭曲变形.热处理对于薄壁机匣疲劳裂纹修复后焊接应力的消减起到重要作用,可有效地减小焊接变形,保证装配精度.

电子束焊缝超声无损检测声场特性及回波特征

针对复杂结构的电子束环焊缝的检测问题,提出斜入射水浸聚焦超声C扫描成像的检测方法。研究了工件内二次焦点深度随轴向液程的变化关系,横波和纵波检测时缺陷波的识别问题,以及折射角和焦点张角对检测灵敏度的影响。结果表明,工件内二次焦点深度的试验测量值大于理论计算值,随着轴向液程的增加,测量值和计算值误差增大。利用横波检测根部未焊透缺陷,无表面回波干扰,缺陷波容易识别。在工件上声波入射面较小的情况下,焦点张角越小,检测灵敏度越高。

铜钢堆焊接头的超声信号特征及质量评价

采用水浸聚焦超声C扫描成像的检测方法,研究了铜钢堆焊接头的质量评价。首先从理论上分析了聚焦声束垂直于圆柱形工件表面入射时,沿圆柱体轴线与圆周两个互相垂直的方向上的声场情况。在此基础上对堆焊试件进行了超声C扫描检测试验,为了验证检测结果的可靠性,在试件上典型位置处进行了破坏性检测试验,分析了相应的超声A扫描信号特征。结果表明,采用该方法评定铜钢堆焊接头质量是可行的,同时指出采用从基体一侧入射的检测方式能够获得较高的可靠性。

S线缺陷对搅拌摩擦焊接头断裂机制的影响

采用搅拌摩擦焊接技术对9 mm厚的7N01铝合金进行对接焊接,焊后对接头进行拉伸试验,并通过声发射设备进行监测。根据接头的力学性能、声发射信号特征、断口形貌及金相组织等,分析S线缺陷对接头断裂机制的影响。结果表明:S线缺陷降低了接头的屈服强度和抗拉强度,在拉伸过程中,S线的扩展会导致持续时间的声发射信号明显增大。存在S线缺陷的接头拉伸断口平滑,塑性变形能力变差。

异种材料连接界面弱信号缺陷的提取与量化

采用基于形态学增强和面积重构预处理的分水岭变换方法,对异种材料连接界面的超声检测图像进行了自适应分块阈值化分割处理.为了验证无损检测处理结果的可靠性,根据铜钢堆焊界面检测图像特征,对堆焊接头进行抽样破坏检测.结果表明,通过形态学增强和面积重构的预处理可有效抑制经典分水岭算法的过度分割,实现了检测图像按缺陷的分布特征进行自适应分块,进而通过阈值化分割,达到了超声弱信号缺陷的有效提取与量化的目的.经破坏性试验验证,该方法具有较高的检测可靠性.

GH4169合金扫描波形对电子束焊温度场的影响

利用有限元软件SYSWELD模拟电子束焊接GH4169合金薄板,研究有无扫描波形对其焊接过程的熔池形貌和温度场的影响。数值模拟结果表明:使用"双椭球热源+3D高斯体热源"组成的复合热源模型能够很好地描述三角波扫描和无扫描波形电子束焊接薄板的熔池形貌,与试验结果相吻合;三角波扫描电子束焊的熔池区的面积大于无波电子束焊;三角波电子束焊的温度峰值高于无波电子束焊,温度场的计算结果与熔池形貌密切相关。

CFRP复合材料层板冲击损伤的空气耦合超声无损检测

为了研究冲击能量对2mm厚CFRP层压板冲击损伤的影响规律，分别采用2、5、8J3种能量进行冲击试验，通过目视、空气耦合超声C扫描、金相显微镜等对CFRP层压板试样的冲击损伤进行观察检测。试验结果表明：冲击能量为2J时表面无目视可见的损伤，当能量增加至5J、8J时冲击面可见凹坑，背面可见沿0°方向的开裂。冲击能量在2～8J范围内，随着冲击能量的增加，层压板的损伤面积增大。低能量冲击会在层压板内部造成纤维断裂和分层损伤，在能量较低时损伤的投影形状近似呈圆形，在能量较高时近似呈菱形。

扫描波形对电子束焊接接头成形及组织的影响

采用圆波和三角波两种扫描模式,在不同的扫描幅度下对高温合金GH4169进行电子束焊接试验,分析焊接接头的成形情况、焊缝尺寸、接头横截面的宏观形貌和显微组织。结果表明,圆波比三角波扫描模式焊缝成形差,随着扫描幅度的增加,两种扫描模式下焊缝成形均变差。当扫描幅度超过2 mm时,容易产生咬边缺陷。随着扫描幅度的增加,焊缝的成形系数增加。非扫描情况下,焊缝中心两侧柱状晶夹角接近180°,而在扫描情况下,焊缝中心两侧柱状晶夹角接均小于180°,圆波模式比三角波模式柱状晶夹角大。

铜钢堆焊接头超声弱信号缺陷的提取与量化

采用全局阈值与动态阈值相结合的图像阈值化分割方法,较好地解决了铜钢堆焊接头超声检测图像中弱信号缺陷分割困难问题。介绍了全局阈值法、动态阈值法、全局阈值结合动态阈值法的算法原理,并比较了以上三种方法的缺陷分割效果。为了验证处理结果的可靠性,对试件上典型位置进行了破坏试验,测量了试件断面接合界面上缺陷的线性长度,结果表明测量结果与图像处理结果具有较好的一致性,证明该方法能够将弱信号缺陷从图像背景中提取出来,且缺陷分割误差较小。

6061-T5铝合金水平补偿搅拌摩擦焊接头力学性能研究

采用水平补偿搅拌摩擦焊技术对4 mm厚6061-T5铝合金板进行焊接,设计了水平补偿搅拌摩擦焊对接接头结构,测试焊接接头的强度、延伸率和硬度,分析接头的断裂形式。结果表明,对于4 mm厚的6061-T5铝合金,在搅拌头旋转速度为1 500 r/min、搅拌头轴肩压入量为0.2 mm、补偿凸台高为0.3 mm的条件下,焊速为400 mm/min时可获得抗拉强度为227 MPa且弯曲性能良好的接头。焊接接头断口存在明显的分层,有韧性撕裂的痕迹。接头硬度大致呈"W"型分布,后退侧的硬度高于前进侧,显微硬度的最大值出现在接头后退侧。

TC4钛合金薄壁件电子束熔丝增材修复熔覆组织及性能研究

本文利用电子束熔丝增材制造系统对TC4钛合金薄壁件进行了修复试验,分析了熔覆组织及硬度分布特征。结果表明:堆积层宏观组织是由α晶粒充当晶界包裹不规则的原始β柱状晶粒组成,柱状晶贯穿了堆积层横截面,存在明显的分层现象;层带结构“明亮”部分为粗大无规则的板条马氏体,“灰暗”部分为网篮编织的细长针状马氏体;堆积层自基体向上的硬度分布呈下降趋势,“明亮”部分对应硬度有明显升跳。

搅拌摩擦焊接头体积型缺陷的无损检测与成因分析

分别采用相控阵超声和数字x射线成像对搅拌摩擦焊接头进行了无损检测,并对缺陷的超声波回波信号进行了分析,通过金相试验确定了焊接接头存在隧道和疏松体积型缺陷,热输入不足是产生缺陷的主要原因。研究结果表明:相控阵超声和数字x射线成像均能较好地检测出搅拌摩擦焊接头中隧道和疏松体积型缺陷,并且相控阵超声检测方法可以准确地定位缺陷,平均定位误差为4%。

导向环钎焊接头超声检测图像处理及质量评价

采用水浸聚焦超声C扫描成像方法对导向环钎焊接头进行了无损检测,针对超声检测图像特征,采用基于面积重构的形态学图像处理方法进行了缺陷分割。根据图像处理结果,计算了钎焊接头的焊合率以及最大缺陷的位置,实现了导向环钎焊质量的无损评价。利用Matlab语言的图形用户界面工具开发了导向环钎焊接头超声检测图像处理与质量评价软件,该软件界面简洁、易操作,并且能够脱离MATLAB语言环境独立运行,便于推广应用。

复杂结构电子束焊缝超声无损评价

采用超声C扫描成像方法检测了复杂结构电子束焊缝。根据这类焊接结构的特点,采用模拟试件,代替真实试件,简化了试验条件。着重分析了大深宽比工件内超声的传播特性,在此基础上,经反复试验研制了聚焦效果较好的声透镜,将声透镜应用于平探头上进行检测试验,为了验证检测结果的可靠性,对试件上典型位置进行了破坏性试验分析。结果表明:自制探头的检测灵敏度较高,超声检测结果与界面缺陷分布情况具有较好的一致性,说明超声C扫描成像检测方法是电子束焊缝质量评价的有效手段。

面向区域产业发展的地方应用型高校产业学院建设

为了使地方应用型高校培养的人才能够满足地方经济社会发展需要并主动服务区域经济发展,结合常州智能装备制造产业需求和常州工学院智能制造相关专业优势,通过政行校企共建智能制造产业学院。针对智能制造产业学院的管理架构、教育教学管理模式、人才培养模式和教学改革的实践与探索,提出了一些相应对策,为现代产业学院的建设和人才培养提供一些有益的建议。

7075铝合金薄板搅拌摩擦点焊接头力学性能研究

采用正交试验法对7075铝合金薄板搅拌摩擦点焊工艺参数进行了优化,分析了点焊接头的成形情况,测试了接头的抗拉强度和焊点的硬度,分析了接头冶金结合面积与最大抗拉载荷之间的关系。结果表明,焊接停留时间对焊点抗拉强度的影响最显著,其次是搅拌头旋转速度,而轴肩下压量的影响最小。焊接工艺参数为:停留时间6 s、下压量0.2 mm、旋转速度1 500 r/min时,焊点最大抗拉载荷为6.07 kN,焊点表面成形良好,冶金结合程度最佳,焊点硬度分布呈"W"形,热影响区硬度值最低。

面状缺陷超声B扫描检测图像增强研究

针对面状焊接缺陷超声B扫描检测图像受噪声污染造成的质量下降问题,利用多尺度小波分析方法,对超声B扫描图像进行了增强处理。分析了缺陷信号和噪声的小波变换特性,分别在软、硬阈值函数条件下,采用固定阈值、Stein无偏似然估计阈值、混合型阈值、极大极小准则阈值等方法进行了信号增强处理,比较了不同阈值方法小波变换的处理效果。结果表明:小波变换方法能有效地提高超声B扫描图像质量,硬阈值条件下固定阈值小波变换方法的图像增强处理效果较好。

搅拌头旋转频率对静止轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能的影响规律

利用自行设计的静止轴肩装置对6005A-T6铝合金进行了静止轴肩搅拌摩擦焊的试验研究.结果表明,当焊接速度为200 mm/min时,表面光滑且无缺陷的焊接接头抗拉强度与断后伸长率随着搅拌头旋转频率的增加呈现先增加后减小的趋势;焊接接头的正背弯180°无裂纹;当旋转频率为1 800 r/min时,抗拉强度达到最大值234MPa,接头强度系数达到79%.静止轴肩搅拌摩擦焊接头的显微维氏硬度呈W形分布,最小值出现在前进侧的热影响区;接头的软化程度随搅拌头旋转频率的增加而增加.焊接接头的断裂位置位于热力影响区,断口呈韧性断裂.

筋板类锻件等温精密成形技术研究

主要研究筋板类锻件等温精密成形技术。针对典型筋板类锻件,设计了不同形式的局部加载垫板进行局部加载,通过局部加载技术控制腹板处多余金属的流动方向和距离,避免产生折迭、充不满等缺陷,并且利用等温变形条件改善金属充填质量和降低模压力。实验结果表明局部加载等温成形技术可以有效地控制金属的变形流动,提高筋板类锻件的成形质量。

回填时间对RFSSW接头断裂行为的影响

为研究回填时间对回填式搅拌摩擦点焊接头断裂模式和断裂机理的影响,对上下板厚度分别为1.5 mm和2 mm的LY12铝合金板材进行了点焊试验,并对焊后接头进行拉剪试验.结果表明,当回填时间较短时,套筒作用区与热力影响区间界面上的原子扩散效果差,甚至在近表面附近出现开裂,导致接头的剪切-塞型断裂.当回填时间足够长时,焊接接头的断裂模式转化为剪切断裂,裂纹主要沿着上下板搭接面扩展.同时,显微结构、硬度与断口形貌的试验结果验证了文中对断裂机制的解释.