基于斜三角形摆弧的中厚板多层单道焊接路径规划

针对中厚板结构件焊接较为复杂的问题,研究应用于中厚板焊缝的摆弧路径,提出一种基于空间直线斜三角形摆弧的轨迹算法,实现中厚板焊缝的焊接。首先,研究空间直线斜三角形摆弧轨迹算法来计算摆弧路径各插补点位置信息。然后,由插补点位置信息结合焊缝特征进行焊枪位置规划、焊道速度规划。其次,将所得到的各焊接路径算法生成的插补点输入至MATLAB进行仿真验证。最后,搭建实验平台,进行摆弧生成实验、焊接实验。实验结果表明:该算法是可行的,可以应用于实际焊接工程中。

中厚板阻尼单辊驱动轧制的接触摩擦特性研究

为了发挥中厚板的单辊驱动轧制优势,对单辊驱动轧制进行改进,使用电机仅驱动下辊时,在上辊系添加阻尼。采用弹塑性有限元方法建立中厚板加阻尼式单辊驱动轧制有限元仿真分析模型,并对不同摩擦系数下的多种工况进行仿真分析。计算结果表明:接触面摩擦因数越大,材料流动速度分布不对称性、搓轧区长度、摩擦应力差值和轧制压力均增大,接触弧长无明显变化。

中厚板Q235B表面纵裂原因分析及控制

Q235B中厚板是敬业集团2022年的主流产品之一,但是自进入4月份以后,大批量Q235B板材表面出现纵裂缺陷,每月纵裂缺陷品占Q235B总产量的比例最高达到0.41%,造成了严重的经济损失。针对中厚板Q235B表面纵裂缺陷造成大量板材降级问题,通过跟踪Q235B板坯的炼钢连铸生产过程,对比纵裂缺陷品的工艺参数,研究了纵裂的原因并制定了相关控制措施。从钢水质量、浇注稳定性、铸坯凝固平衡性三方面入手,通过控制钢水冶炼成分碳含量0.15%~0.17%、硫含量小于0.012%,保证精炼软吹效果、减少钢中夹杂物,稳定铸坯拉速波动小于0.1 m/min,优化浇注工艺、水口插入深度115~125 mm,结晶器冷却制度、平衡铸坯宽窄面热流密度等措施,使Q235B板坯表面纵裂纹发生率得到明显控制,9月份纵裂缺陷品占比0.128%,较8月份减少0.283%。

不同松散层第四含水层水压条件下关键层破断力学机理研究

针对松散层第四含水层突水灾害防治问题,以岩层控制的关键层理论和中厚板理论为基础,对松散层第四含水层水压与主关键层之间的破断运移规律进行研究。统计并分析了6个典型厚松散层矿区的18个矿井松散层第四含水层水压、松基比及松散层厚度之间的关系,发现松基比和松散层厚度与松散层第四含水层水压之间呈显著的正相关。通过中厚板理论分析了不同松散层第四含水层水压条件下关键层破断力学机理,得出随着松散层第四含水层水压的增大,关键层破断力学因素由拉破断转化为剪破断。数值模拟分析验证了,随着水压的增加,剪应力占比逐渐增大,且关键块之间的结构也由连续且稳定砌体梁结构转换为非连续易失稳的台阶岩梁结构。松散层第四含水层水压的增大可能促使采空区原本稳定的砌体梁结构转化为台阶岩梁结构,促进导水裂隙带的发育。同时,在关键层岩块结构中出现了砌体梁与台阶岩梁共存的现象。不同松基比岩移边界线具有明显的“类指数曲线”特征,随着松基比的增加,岩移边界线由“直线”转化为“类指数曲线”,且工作面推进过程中的覆岩运移具有明显的分区特征。

相控阵超声检测技术在板材中的应用

介绍了相控阵超声检测技术在中厚板检测中的应用。采用不同频率对中厚板进行纵波检测灵敏度、横波检测灵敏度、上下表面盲区纵波检测及板材边部盲区横波检测对比等试验。试验结果表明,相控阵超声检测技术能够100%覆盖钢板中心部位所有缺陷,检测准确度高,误报率低,重复性好;厚度检测时钢板上下表面盲区不大于1.5 mm,板边最小盲区不大于3 mm,且检测速度快,成本低;能够满足目前板材检测标准的最高要求。

中厚板卷产生镰刀弯的原因分析和控制措施研究

在钢厂生产中,积极做好镰刀弯缺陷的控制,可以有效提高中厚板材的板型质量。为此,以某钢厂生产的3500 mm中厚板轧制为例,阐述镰刀弯的概念,对镰刀弯的产生原因进行分析,结果表明该缺陷的形成主要有粗轧机和精轧机原始辊缝楔形、精轧机两侧刚度差值较大、推床对中精度及平行度差、精轧机支承辊及工作辊辊型不良等原因。同时,结合生产经验针对产生原因采取相应控制措施,经改进后,有效减少镰刀弯的缺陷,进一步提高板材的综合成材率。

板形控制技术在莱钢4300 mm宽厚板生产中的创新与应用

介绍莱钢银山型钢有限公司4300 mm产线板材板形控制技术的经验及应用,板带产品板形问题直接影响后工序及用户生产,是轧制领域关注的重点问题。钢板轧制过程中主要产生镰刀弯、边浪、中浪、厚规格翘头尾、桶形等问题,通过采取一系列控制技术,提出了解决产线板形各种问题的措施,效果明显。

中厚板激光-电弧复合焊拼板坡口的选用

研究了船用中厚板采用激光-电弧复合焊拼板时,焊接坡口的选择方法。对20mm厚EH36船用钢进行焊接,对比Y形、带钝边的U形、带钝边的复合坡口3种形式的激光-电弧复合焊缝成形,以及不同钝边高度和坡口角度激光-电弧复合焊焊缝成形的差异。分析不同坡口对激光-电弧复合焊焊缝成形、坡口制备难易度、焊接层数的影响。结果表明:采用Y形、带钝边的U形、带钝边的复合坡口这3种形式进行激光-电弧复合焊,均可得到较好的激光-电弧复合焊焊缝成形。考虑坡口形式对坡口制备的难易度、对焊接层数的影响,得出Y形坡口最优。当钝边高度值相同时,若一定程度上增大坡口角度,则利于激光-电弧复合焊焊缝正面的成形。当坡口角度相同时,一定程度上降低钝边高度,利于激光-电弧复合焊焊缝反面的成形。

中厚板平对接双丝双面深熔焊工艺与材料

对船用中厚板平对接双丝双面深熔焊工艺与材料进行研究分析。结果表明:船用中厚板平对接在不开坡口、不清根条件下,使用双丝埋弧焊进行双面焊接以达到熔透要求,拥有良好的无损检测合格率。通过对焊接接头理化性能进行分析,焊接接头的理化性能满足AH36船用中厚板力学性能要求,同时对焊接接头微观组织进行分析,观察微量元素对焊接接头组织的影响。

等离子-MAG复合焊Q960钢工艺应用研究

文中介绍了应用等离子-MAG复合焊接技术于中厚板焊接的一个工业化应用案例,研究结果表明等离子-MAG复合焊可工业化应用于批量中厚板高强钢焊接,等离子-MAG复合焊接8 mm以下低碳钢及低合金钢可以不用开坡口一道焊接至完全熔透。焊缝间隙保证在0~1.2 mm范围内可以确保等离子-MAG复合焊接12 m长直焊缝的完全熔透且正反面成形美观。在同样屈服强度960 MPa母材及焊丝匹配的情况下,焊接接头抗拉强度等离子-MAG复合焊略高于普通MAG焊,-40℃低温冲击韧性等离子-MAG复合焊稍低于普通MAG接头。

激光摆动焊接工艺参数对不锈钢焊缝成形与气孔率的影响

采用激光摆动焊接实现了5 mm厚1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊接,获得成形良好、低气孔率的接头.分析了焊接速度、摆动幅值、摆动频率、摆动形式对焊缝成形和气孔率的影响,从匙孔、熔池流动、气泡逸出的角度揭示了工艺参数影响气孔率的主要机理.结果表明,对于5 mm厚不锈钢激光摆动焊接,适当提高焊接速度和摆动幅值,更利于减小气孔率;激光摆动频率在100~300 Hz可以兼顾较低气孔率和较好的焊缝成形;“8”形摆动激光可以获得相对较优的焊缝成形,焊缝气孔率最低,达到2.94%;而线性摆动激光获得焊缝成形最差,气孔率最高,达到19.13%.

厚板多层焊接的焊缝位置修正

针对中厚板多层多道焊接示教繁琐且焊缝坡口会随焊接层数和道数的增加而产生变形的问题,基于激光视觉的机器人中厚板焊接系统,提出一种多层多道和多层单道焊缝位置修正方法。通过在每层焊接之后重新扫描焊缝以获取当前焊缝的三维信息,提取焊缝信息特征并对焊道位置进行修正,以重新设定下一层焊道的起点与终点位置。通过V型厚板多层单道焊接实验与焊缝三维模型焊后分析表明,对焊缝位置进行修正可有效消除由于焊接过程中变形带来的影响,厚板焊接盖面层焊缝余高可平均控制在2 mm以内,提高工业机器人对多层焊接的适应性。

中厚板轧制过程中宽度控制技术研究

针对中厚钢板轧制展宽过程中呈现的不规则形状提出了PVPC轧制法,以期达到控制板型提高成材率的目的;针对极限规格板坯无法正常展宽的情况提出了角轧工艺,在提高成材率的同时扩展了产品的供货尺寸范围。

万瓦级扫描激光焊接背面焊缝成形规律研究

采用穿透式扫描激光不开坡口焊接方法对8 mm厚碳钢进行了万瓦级激光焊接试验,分析了激光功率、焊接速度、离焦量、扫描幅度和扫描频率对焊缝背面成形的影响。结果表明,当焊接速度为0.9 m/min、1.2 m/min时,在扫描激光作用下熔池受表面张力与重力平衡,获得了背面成形均匀、连续、根部熔透良好,背面余高合适的焊缝;随着离焦量从-10 mm到+10 mm变化,负离焦相较于正离焦焊缝成形更连续均匀,背部余高在1.2~1.5 mm;改变扫描幅度与扫描频率时,扫描频率大于300 Hz、幅度大于2 mm时焊缝部分未熔透,扫描频率为200 Hz、扫描幅度为1 mm时焊缝成形较好;焊接热输入和离焦量对焊缝背面成形的影响作用大于扫描频率和扫描幅度。通过提高焊接速度、选用-10~0 mm之间离焦量、liner(垂直)扫描方式、200 Hz扫描频率、1 mm或2 mm扫描幅度可获得均匀、连续、根部熔合良好的背面焊缝成形。

激光焊接技术导入工程机械结构件制造的范式研究

高效、高精、绿色的激光焊接技术日渐成为结构件制造的主流方式之一。激光焊接技术在中厚板结构件制造上的成功导入已成为工程机械行业技术领先的重要标志。由于工程机械制造批量化、加工精度要求低等特征,提升了激光焊接技术导入中厚板结构件制造应用的难度。总结了典型工程机械结构件特点,从工艺—设备—产线3个层次梳理总结了该技术导入过程待解决的关键问题。依据工程开发经验,明确了中厚板结构件激光焊接工艺技术及成套装备开发要点,提出了激光焊接技术向工程机械结构件一般制造的导入范式,并基于范式提出了后续工艺全面导入的工作思路,总结了四大基础工作。

低功率激光-双电弧焊接钛合金中厚板工艺及机理

采用单钨极惰性气体保护焊(Single tungsten inert gas welding,STIG焊)、双钨极惰性气体保护焊(Double tungsten inert gas welding,DTIG焊)、激光-SDTIG电弧(L-SDTIG)复合焊和激光-DTIG电弧(L-DTIG)复合焊4种方式对6 mm厚TA2钛合金进行对接焊试验,实现单面焊双面成形。结果表明,L-DTIG复合焊的电弧能量更为集中,焊接速度可达680 mm/min。L-DTIG复合焊的热输入为605.5 J/mm,仅是DTIG焊的35.5%和L-SDTIG复合焊的59.0%。L-DTIG复合焊接头的焊缝区晶粒细小,显微硬度可达229.5 HV。拉伸试样在母材处断裂,接头抗拉强度优于母材。加入激光后,L-DTIG复合焊的电弧等离子体中心导电区在xOz和yOz平面电弧分别收缩51.0%,45.5%,电弧根部收缩75.0%。测得L-DTIG复合焊热源在工件上的电弧压力为3465 Pa,分别是DTIG焊和L-SDTIG复合焊的4.17和2.25倍。较高的电弧收缩比和电弧压力可显著提高焊接效率,降低焊接热输入。

液压支架用中厚Q960钢板机器人焊接工艺的确定

对液压支架用中厚Q960钢板进行焊接热模拟试验,分析了不同冷却速率(0.5~100℃·s^(-1))下热影响区粗晶区的显微组织和硬度;通过铁研试验和焊接接头力学性能试验,对机器人焊接工艺进行了确定。结果表明:在焊前预热100℃条件下,当冷却速率低于80℃·s^(-1),即焊接热输入大于6.5 kJ·cm^(-1)时,模拟得到热影响区粗晶区硬度可稳定在420 HV以下;在焊前100℃预热,焊接热输入为13.95 kJ·cm^(-1)条件下,机器人焊接Q960钢板接头具有良好的抗冷裂纹敏感性;匹配ER96-G焊丝,13.02~15.18 kJ·cm^(-1)焊接热输入下机器人焊接中厚Q960钢板接头的性能均能满足标准要求。适宜的机器人焊接参数为焊前预热100℃、焊接电流460 A、电压33 V、焊接速度60 cm·min^(-1)、送丝速度8.5 m·min^(-1),此时焊接熔敷率可达到8 kg·h^(-1)。

大跨度中厚板边缘视觉识别与打磨引导研究

中厚板切割自由边打磨质量影响后续焊接等工艺性能,机器人打磨的高效一致性能很好地保证后续工艺要求,对大跨度中厚板的边缘打磨提出了视觉图像识别引导的方法。首先对随机尺寸或形状大跨度中厚板进行远视场全局图像采集,利用基于HED融合算法的全局图像边缘稳定识别,然后基于全局边缘路径引导,对局部近视场边缘3D点云图像采集分析并提取边缘点集,最后根据工艺进行参数调整后进行定位引导动态打磨去毛刺测试。结果表明:打磨深度和打磨宽度均符合打磨要求,并且局部的点云检测可以有效进行边缘异物实时检测,避免设备异常碰撞损坏。对于难以精准定位大跨度大重量甚至自由边不规则的多类型中厚板的机器人打磨,以上方法可以极大提高打磨效率以及保证边缘打磨效果的一致性,极好地满足后续焊接工艺的需求。

纵波双晶直探头检测中厚钢板近表面缺陷的试验研究

中厚钢板的超声检测常采用纵波双晶直探头,根据双晶直探头原理,阐述焦距的选择原则,针对双晶直探头检测钢板近表面缺陷的能力进行试验和分析。试验结果表明:随着焦距的增加,双晶直探头对近表面缺陷的检测灵敏度逐渐降低;焦距为5~10 mm的双晶直探头有利于检测近表面缺陷。因此,为实现中厚板全体积检测,应选用两种不同焦距的双晶探头相互补充。

4J36因瓦合金热轧中厚板热处理工艺研究

通过金相显微组织分析及力学性能测试,研究了不同热处理工艺对4J36因瓦合金热轧中厚板组织及性能的影响。结果表明热轧态合金板组织为单一的奥氏体,组织均匀性差,750℃退火后,组织和性能变化不大。800~850℃进行退火处理后,合金晶粒组织均匀,随着退火温度升高和保温时间延长,强度下降,塑性提高。在800℃进行退火,保温30~60 min后,其综合力学性能最佳,满足客户使用要求。