Numerical simulation on the shape of liquid surface of TIG full-penetrated weld pool

Based on the analysis of the three-dimensional liquid surface behavior of TIG penetrated weld pool,the three-dimensional shape models of weld pool with different values of the back fusion zone radius RB were obtained.The effects of arc on the penetrated weld pool were studied by numerical simulation with finite elements analysis software Surface Evolver.The results show that the size and shape of the back weld pool are not affected obviously by the arc,and the top surface of the weld pool is lowered by arc.From pulse background to pulse peak,the increase of the arc voltage(or the arc light intensity) is due to two factors.One is the increase of the current,and the other is the lowering of the top weld pool surface.

基于旁轴视觉的激光焊接系统加工定位方法

针对激光焊相机标定精度低,定位精度与像素当量倍数相差较大等问题,提出了一种基于旁轴视觉的相机标定方法和定位方法,通过内参标定校正透镜畸变;通过外参标定,建立系统中像素坐标系与机床坐标系间的转换关系,设计一种二值化阈值的局部寻优算法,以保证工件准确的边缘拟合.通过识别工件角点和一边的角度,确定工件在系统中的摆放位置与姿态,算法精度稳定在1像素内,即0.017 mm的理论精度,通过加工试验测试定位精度,在试验中对识别的工件转角角度进行修正,修正前,x方向平均误差0.050 mm,y方向平均误差0.137 mm;修正后,x方向平均误差为0.029 mm,y方向平均误差为0.026 mm,分别为像素当量的2.12倍和1.53倍,实际误差与像素当量间倍数相差较小.结果表明,该定位方法在充分利用相机性能的同时,具有较高的算法精度和定位精度,提高加工效率满足实际生产需求.

薄板小间隙对接焊焊缝特征点的识别

针对薄板小间隙对接焊焊缝特征点检测问题,应用了一种基于Labview的Shi-Tomasi角点检测算法,根据线激光照射到焊缝表面形成间断的激光条纹,采用图像预处理以及图像形态学变换的方法得到便于进行焊缝角点检测的焊缝图像,然后运用Shi-Tomasi角点检测法对焊缝图像进行角点检测,从而确定出焊缝特征点的位置。通过Labview进行了焊缝特征点识别程序的编写,并在厚度为2mm,焊缝间隙分别为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm的铝合金薄板上进行了特征点识别检测,误差范围不超过0.15mm。结果表明,Shi-Tomasi角点检测算法相较于传统角点检测算法可以更加快速准确的提取到焊缝特征点的位置。

Q420qD钢部分熔透角接接头焊接工艺与性能研究

采用CO_(2)气体保护焊对16 mm厚Q420qD钢进行部分熔透角接焊,对平焊、立焊和仰焊的焊接工艺进行优化设计,并分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:在13.25~19.77 kJ/cm的焊接热输入条件下,接头焊缝和热影响区组织稳定。焊缝显微组织主要为先共析铁素体和针状铁素体,粗晶区为贝氏体、针状铁素体和珠光体的混合组织,细晶区铁素体和珠光体组织均匀分布。不同位置焊接接头的硬度变化规律为:热影响区>焊缝>母材。焊接接头的屈服强度(558~669 MPa)明显高于母材(464 MPa),拉伸断裂位置均发生在热影响区;焊缝和热影响区在-20℃的冲击功≥69 J,表现出良好的冲击韧性。

安放式管座角焊缝超声相控阵检测关键技术研究

安放式管座角焊缝具有变化的曲率、特殊的焊缝形式等特点,在实施检测时,探头和检测面无法实现良好接触,采用常规无损检测手段难以实施有效检测。鉴于此,提出利用超声相控阵检测方法对该类型焊缝进行检测。针对安放式管座角焊缝检测难点,首先利用CIVA软件对不同频率相控阵探头进行仿真,确定合适的检测频率,有助于优化检测工艺;结合安放式管座角焊缝在实际工程中易产生的缺陷设计含裂纹、未熔合和条渣等三种常见类型的自然缺陷试块,然后利用超声相控阵检测手段对该自然缺陷试块进行检测。实验结果表明:针对安放式管座角焊缝内部缺陷,通过超声相控阵检测手段能够实施有效检测。

高强焊丝钢N2M2T连铸坯表面缺陷分析及工艺改进

针对某钢厂在冶炼N2M2T高强焊丝钢时,连铸坯表面出现的凹陷、角部深振痕裂纹及渣坑等表面缺陷,结合理论分析及现场实际生产情况,从保护渣理化性能、结晶器振动参数、一冷配水及钢中N含量等对铸坯表面产生的缺陷进行分析。结果表明,连铸坯产生的表面缺陷主要与保护渣理化指标、结晶器振动参数、钢中N含量有关,而与一冷配水关系不大。生产实践表明,通过将保护渣碱度从0.6提高到1.19,w[C]从13.51%降低到8.21%,粘度从0.666 Pa.s降低到0.156 Pa.s,结晶器振动参数偏斜率由0.15提高至0.20,振频公式由60+50 V调整为90+60V,钢中N含量控制在<50×10^(-6),连铸工序△N<7×10^(-6)等措施,N2M2T高强焊丝钢连铸坯的表面缺陷得到明显改善,铸坯合格率从85%提高到95%以上,为后续轧钢的稳定轧制提供了保证。

锅炉集箱水冷壁管座裂纹的问题分析与预防

工业锅炉中集箱与水冷壁管连接处管座角焊缝焊接质量是保证锅炉安全使用的重要因素,当管座角焊缝出现裂纹情况时,检验人员应排查角焊缝裂纹发生的主要原因,对锅炉集箱管座角焊缝开裂问题进行原因分析,总结出防止焊缝产生裂纹的预防措施,希望为从事相关工作人员提供参考和借鉴。

一种骑坐式管座角焊缝超声检测特殊回波信号鉴别

在对锅炉集箱管座角焊缝超声检测时发现了一种特殊反射回波,这种反射回波若不加以区分将引起误判,造成不必要的返修,对产品质量和生产进度产生影响。笔者通过理论分析并结合各种实际验证得出了其产生的原因和判断方法。

基于功率随动控制拐角激光焊接质量优化

针对拐角激光焊接存在的因加减速及光斑重叠引起的能量累积问题,提出一种基于时间和空间维度、同时考虑焊接比能量与能量密度分布的功率随动控制策略,控制拐角处的能量分布,优化拐角处的焊接质量.借助于MATLAB软件分析了拐角处的激光焊接热输入和能量密度分布,优化了激光功率和焊接速度之间的匹配关系.基于团队自主研发的激光振镜焊接控制系统,以3003铝合金为研究对象进行不同拐角条件下的拐角焊接质量优化试验.结果表明,采用基于时间和空间维度的功率随动控制策略可有效改善拐角处焊缝的表面形貌,保证焊缝的均匀性,同时,在不影响熔深质量的前提下,有利于抑制拐角处的缺陷生成,提高焊缝的整体质量.创新点:针对拐角处焊接缺陷,提出基于时间与空间维度的功率随动控制策略,优化了拐角激光焊接质量.

焊接机器人视觉系统对焊缝的标记方法研究

依托机器视觉技术,焊接机器人技术现已发展到了第三代。为了实现机器人的智能焊接,在前期工作中,机器人的焊接系统需要对焊缝进行标记和智能提取。课题组选用了Sobel算子、Canny算子、Forstner算子、Harris算子对模拟焊接件进行了焊缝标记,通过实验对比发现,对于课题组所选取的研究对象,Forstner算子效果优异。

极端动力荷载下的风力发电塔筒生产法兰内倾度控制技术

针对现有风力发电塔筒无法抵抗极端动力荷载影响、法兰位移较大的问题,设计一种极端动力荷载下的风力发电塔筒生产法兰内倾度控制技术。使用SIMP方法控制法兰结构尺寸精度;采用刚性加固法控制法兰角变形量;使用分段焊接技术实现法兰焊接环节优化。实验结果表明,该技术应用后法兰位移基本控制在3 mm左右,提高了风力发电塔筒的抗极端动力荷载能力。

装载机动臂组合焊接变形的控制

针对装载机动臂组合焊接生产中动臂板焊后所存在的角变形和扭曲变形,从理论和施焊现场工艺方面分析了动臂组合产生变形的原因,并通过对动臂组合焊接方法的正确选择、焊接顺序和焊接规范的优化设计,有效地解决了动臂组合焊接变形的问题。

木塑窗角的熔焊-电磁感应复合连接技术

选取挤出型工艺生产的木塑异型材作为研究试件,采用熔焊-电磁感应加热复合连接木塑窗角的方法,先用熔焊进行木塑窗角的初步连接;再用电磁感应加热热熔窗角,熔化腔内的填充物,待冷却后形成加强筋塑件角码,完成二次加强连接。用单因素分析法,探索复合连接技术适宜工艺参数。结果表明:在焊接温度260℃、焊接时间60 s、加热时间50 s、左右进给压力0.2 MPa、前后压钳压力0.4 MPa,完成初步焊接;在电磁感应加热时间55 s、输出振荡频率50 k Hz时,效果最好,试件受压弯曲的最大力为3 952 N、受压弯曲应力为26.97 MPa。熔焊-电磁感应加热复合连接木塑窗角,实现了连接速度快、热效率高、木塑表面无破坏、具有一定连接强度等优点。

用于波纹板角焊缝跟踪的变步长角点检测算法

针对波纹板-箱梁T型接头角焊缝位置的激光双目视觉检测,提出了一种变步长角点检测算法,即先建立波纹板角焊缝位置的双目视觉测量模型,根据激光条纹投射在角焊缝上的成像特征进行图像预处理,然后设计变步长搜索算法先找到激光条纹上的近角点,于近角点两侧选取激光条纹上的像素点构造两条直线,由直线的交点来确定角点.试验结果表明,用该方法测量角焊缝位置坐标,可靠性高,测量误差范围在0.1mm以内,角焊缝轨迹三维重建误差在1mm以内,测量精度优于传统算法.

微细对接焊缝初始点定位方法

为了解决焊接机器人对薄板微细焊缝的自动定位和焊接问题,研究了一种基于视觉的高精度微细对接焊缝初始点定位方法。提出一种局部范围内两步精确定位方法,第一步,获取工件在不同尺度及旋转角度下的图像,建立典型的模板匹配库,利用模板匹配方法提取出焊缝初始点位置区域;第二步,采用Shi-Tomasi算法在此局部范围内进行角点检测,计算亚像素级角点位置并进行初始点精确定位。通过对现场拍摄的50幅不同高度和旋转角度的图像进行初始点检测,实现了对所有图像的准确检测。实验结果表明,两步定位方法鲁棒性强,可以精确定位出规则边界和不规则边界焊缝的初始点,解决了微细对接焊缝初始点定位问题,达到了期望结果。

激光焊接不锈钢微间隙焊缝偏差角点检测法

针对大功率(10 kW)光纤激光焊接304不锈钢紧密对接微间隙焊缝(焊缝间隙小于0.1 mm),通过高速像机摄取熔池近红外热像并分析其特征,分析和处理熔池热像特征,提取激光束偏离焊缝位置的信息,探索激光束与焊缝偏差的信息表征.利用激光深熔焊的匙孔效应,研究焊缝在固态与液态交界处不稳定边缘特征点,提出一种角点检测法实现微间隙焊缝偏差的检测.结果表明,熔池红外热像角点密集分布中心与焊缝偏差有密切的关系,通过角点分布密度可以有效判断焊缝偏差状态.

角接接头旋转电弧焊接热源模型温度场模拟

针对角接接头旋转电弧焊接温度场模拟问题,建立了旋转电弧焊丝端部轨迹方程;考虑其焊缝特性并引入焊炬夹角,建立了一种改进的热源模型;以Q235为母材,焊炬夹角45°为例,运用该热源模型进行温度场仿真,获得了其动态温度场分布规律。仿真结果表明,靠近上侧板焊缝温度要略高于下侧,说明其焊接熔池不对称,且靠近上侧板熔池的宽度与深度大于下侧板;同时,旋转运动引起的温度叠加作用,使得靠近热源中心前部的温度要略高于热源中心温度。仿真结果为正确选择焊接工艺及工件变形分析提供参考。

角接接头焊缝外观检查质量标准的探讨

针对厚壁管角接接头多次出现裂缝,解剖后又没有发现足以引起裂缝的除未焊透外的其它焊接缺陷的情况,认为除应力集中外,角接接头本身的强度也是决定是否会开裂的一个重要原因,为此建立了一个数学模型,同时结合实例证明。按目前大多数人认可的角接接头焊脚的定义,根据DL/T869—2004《火力发电厂焊接技术规程》去控制焊接尺寸,会出现焊缝有效厚度不足的问题。从而根据角接接头有效厚度不应小于最小壁厚的观点,提出对此类角接接头焊缝外观质量控制的几点意见。

角接接头热源模型的温度场数值模拟

根据角接接头焊接特性,分析其焊缝不对称的特性,在双椭球热源基础上改进其热源模型。以Q235为母材,根据试验与反演算法得出改进双椭球热源参数并对其热源模型进行仿真验证,获得了焊缝成形过程与温度场分布规律及对咬边的影响;得出热源中心处纵横能量分布,证明了上下焊缝不对称的原则。该方法为合理选择焊接工艺参数和保证焊接质量提供依据参考。仿真结果表明,改进的热源模型正确。

轴肩型面对角接接头静轴肩搅拌摩擦焊缝成形的影响

设计了钝角与圆角两种型面的静轴肩搅拌工具,通过采用7A52与7B52异种材料进行试验,分析两种搅拌工具作用下焊缝成形和材料流动特点,进而分析对不同焊接参数(焊接转速、焊接速度、压入量)对焊缝成形的影响。结果表明,前进侧材料向下流动在顶部形成瞬时空腔,圆角型面轴肩有利于焊缝顶部材料补给前进侧的空腔,在极小压入量0.05mm、焊接转速1000r/mm、焊接速度100~200mm/min范围内均可获得表面光洁、无缺陷的接头;钝角型面轴肩由于不利于补给前进侧的空腔,在前进侧顶部与顶角位置产生缺陷,即使改变工艺参数也无法消除顶角缺陷。