基于连续信号自适应分解的钢轨交流闪光焊接过梁爆破定量分析

为实现对钢轨闪光焊微观过程——过梁爆破的定量分析,将钢轨交流闪光焊接过程细分为断路、短路、多过梁爆破、单过梁爆破4种类型;基于GoogLeNet卷积神经网络,提出将钢轨交流闪光过程高频连续电信号进行类Gram矩阵转化,再依据矩阵元素自适应优化生成时域图谱的卷积神经网络识别方法;应用该方法对闪光焊接过程高频数据进行识别,并对完整焊接过程进行定量分析。结果表明:经过数据自适应优化,4种类型时域图谱的分类识别准确率上升至97.8%,识别的最大混淆发生在多过梁爆破和单过梁爆破之间;多过梁爆破比率在闪平和脉动阶段约为20%,进入连续阶段后迅速上升至80%以上,短路比率在稳定脉动期间可稳定维持在60%;各类型的比率在不同阶段呈现明显阶段特征,且各阶段特征与钢轨交流闪光焊接实际过程的宏观特征相匹配,采用该方法也可实现对闪光焊接微观过程的定量分析。

钢轨交流闪光焊接过程过梁爆破特征分析

以高速摄影技术作为主要研究手段,研究钢轨交流闪光焊接过程过梁爆破特征,并结合热成像系统采集焊接过程温度场,以此为数据基础定量分析了钢轨交流闪光焊接过梁爆破特征.结果表明,钢轨交流脉动闪光焊接工艺模式下,加速闪光阶段具有几个阶段中最高的闪光频次46.93次/s,脉动闪光阶段具有最低的闪光频次11.07次/s;连续闪光阶段闪光烈度为0.009 2 mm/次,是几个阶段中最强的,脉动阶段的闪光烈度最弱,为0.003 8 mm/次;从闪光加热因子来看,脉动阶段最高,符合了该阶段积累热量的主要目的;加速闪光阶段最低,是由于该阶段为了制造保护气氛产生的气化过梁带走了较多的热量;从闪光均匀度看,闪光最不均匀的阶段是闪平阶段,最均匀的阶段是脉动阶段,这恰恰说明了两待焊端面的微观平行情况在闪平阶段最差、脉动阶段最佳.

钢轨厂焊接头焊缝轨腰轨底圆弧过渡区缺陷检测及分析

U71MnG钢轨厂焊接头焊缝轨腰轨底圆弧过渡区超声波探伤回波超标,表面磁粉探伤显现出缺陷形貌。针对这一问题,采用光学显微镜、扫描电镜和能谱对缺陷进行了分析。结果表明:缺陷为钢轨焊缝表面裂纹,微观下以大小孔洞的形态分布在焊缝正中心及其两侧,长约12 mm,宽约2 mm,深度至少1.2 mm;断口存在沿晶断裂和烧蚀孔洞形貌,能谱未发现晶粒及晶界有明显的元素偏析。该缺陷是闪光焊弧坑裂纹,形成过程是焊接顶锻前出现异常的大体积过梁爆破形成端面弧坑,大体积弧坑在顶锻瞬间未被液态金属完全填充而形成密闭孔洞,孔洞周围高温液态金属自由凝固形成大小不同的微小孔洞,在高温和组织应力作用下晶界产生少量的晶间裂纹。建议检查焊接设备的机械和电气状态,优化焊接工艺参数。

钢轨闪光焊灰斑缺陷的形成过程

采用高速摄像机对钢轨闪光焊焊接过程进行实时记录,观测钢轨接头灰斑的分布、形貌并分析其成分,研究钢轨闪光焊灰斑缺陷的形成过程,分析其成因。观测发现,在钢轨闪光焊的连续闪光阶段,大的过梁爆破形成近似垂直于轨腰、轨底表面的穿孔,钢轨母材中的Mn,Si等元素暴露于空气并与空气中的O元素发生反应,形成含锰硅酸盐类的非金属夹杂物。由于此处不再形成新的有效过梁爆破或已进入顶锻阶段,夹杂物被留在焊缝中。由于夹杂物脆性大、韧性差,在落锤、静弯等外力作用下,夹杂物处首先开裂,裂纹沿热影响区向外扩展,形成具有非金属夹杂物和局部韧窝组织的灰斑。