Mn/Fe比对Al-Mg-Si合金组织和性能的影响

以Al-Mg-Si合金为研究对象,采用金属型铸造研究Mn/Fe比对其组织和性能的影响。结果表明:Al-Mg-Si铸态合金组织中枝晶间存在α-Al基体和大量析出相,主要以Mg_(2)Si相为主,还存在少量的共晶Si相、AlFeSi相和Al(FeMn)Si相。随Mn/Fe比的增大,合金中的晶粒逐渐变得细小圆整,且由树枝晶向等轴晶发生转变。Mn可以促进铝合金中针状的β-AlFeSi相向骨骼状、颗粒状或块状的α-Al(FeMn)Si相的转变。当Mn/Fe比为0.5时,合金的热导率达到最大值181.08 W·m^(-1)·K^(-1)。当Mn/Fe比为1.0时,合金的晶粒尺寸最小且具有最佳的力学性能,抗拉强度、伸长率和硬度相较于Mn/Fe为0.2时分别提升17.45%、49.57%和27.48%,达到167.35 MPa、17.23%、HV 62.86。

铝合金脉冲MIG焊过程双变量解耦控制

针对铝合金脉冲熔化极惰性气体保护焊(Metal inert-gas welding,MIG)过程中,焊接参数匹配范围窄、参数间耦合作用强、焊接过程不稳定、焊缝成形差等关键问题,提出双变量解耦的控制方案。利用视觉传感同时反馈熔宽和干伸长信号,一方面调整双脉冲占空因数进行可变双脉冲熔宽控制;另一方面,在熔宽控制的同时,改变送丝速度同步控制干伸长,在控制焊缝成形的同时保证焊接过程的稳定。设计模糊PID控制器,采用基于xPC的实时目标环境,建立铝合金脉冲MIG焊快速原型控制平台,在此基础上,利用图像视觉传感和相应的图像处理算法,采用补偿解耦的方法进行双变量解耦控制试验,获得了良好的解耦控制效果,得到熔宽均匀的焊缝。结果表明,采用双变量解耦的控制方案能够实现铝合金脉冲MIG焊过程的控制,在保证焊接过程稳定的基础上,实现了良好的焊缝成形。

Al/Zn比对Mg-Al系镁合金组织及力学性能的影响

用金相显微镜、电子万能试验机、显微硬度仪等研究不同Al、Zn含量及Al/Zn比对MB1变形镁合金组织及力学性能的影响。试验结果表明,当含Al量相同时,随Zn含量增加,(即随Al/Zn比减小)晶粒尺寸呈先减小后增大再减小趋势。含Al量为2%和8%时,随Al/Zn比减小,抗拉强度先增大后减少,而Al量为5%时,随Al/Zn比减小抗拉强度先减小后增大。当Al/Zn=2/5时,抗拉强度达最大值240MPa。含Al量为2%和5%时,随Al/Zn比减小,伸长率逐渐降低。当含Al量为8%时,随Al/Zn比减小,伸长率先下降后上升。当Al/Zn=1(2Al2Zn)时,伸长率达最大值7.175%。

基于近似熵铝合金脉冲MIG焊过程稳定性分析

为确定铝合金脉冲MIG(P-MIG)焊过程稳定性,根据近似熵的理论,对铝合金脉冲MIG焊中的电压信号进行近似熵分析,通过对不同焊接速度、送丝速度与占空比的焊接工艺参数下的电压信号近似熵的计算与比较.结果表明,利用电弧电压信号的近似熵分析可以衡量铝合金脉冲MIG焊接过程稳定性,平均近似熵值小,标准方差小,其焊接过程比较稳定;平均近似熵值大,标准方差大,其焊接过程不稳定.

铝合金脉冲MIG焊接弧长控制系统

针对铝合金脉冲M IG焊接过程中的弧长稳定性问题,建立了弧长控制系统模型,设计了基于比例切换函数的滑模控制器,并采用基于xPC的实时目标环境,建立了铝合金脉冲M IG焊接快速原型的控制平台.利用MATLAB/SIMULINK进行了弧长控制仿真分析,在建立的快速原型控制平台基础上,进行了铝合金脉冲M IG焊接弧长控制试验.结果表明,利用滑模控制器建立的快速原型控制系统可以实现铝合金脉冲M IG焊接弧长的良好控制,动态响应快、弧长控制稳定,对外部扰动与系统参数摄动具有较强的鲁棒性,保证了铝合金脉冲M IG焊接过程的稳定性.

铝合金可变双脉冲MIG焊接工艺

针对恒规范铝合金焊接时,随着母材热输入的增加,母材热积累效应会不断增强,焊缝熔宽会随之变宽甚至出现焊塌的问题,采用基于xPC Target的实时目标环境,设计了铝合金可变双脉冲MIG焊试验平台,并进行了铝合金可变双脉冲MIG焊接工艺方面的试验研究。试验结果表明:当双脉冲中的低能脉冲在每个周期中所占的比例从0%不断增加到80%时,通过降低每个周期的平均电流而减少的母材热输入,可以补偿母材增强的热积累效应,从而有效地控制焊缝熔宽。焊缝成形美观,焊接效果良好。

电塑性加工技术的研究与应用进展

综合评述了电塑性拉拔、电塑性轧制等电塑性加工技术的最新研究进展,论述了电塑性效应改善材料加工性能的机理,同时展望了该领域的发展趋势和应用前景。

倾斜板铸造不同成分铝铅耐磨合金的摩擦磨损性能

采用倾斜板铸造技术制备了铝铅合金,并用扫描电子显微镜对磨擦表面的形貌和成分等进行了观察与分析,研究了合金的基本特性和不同合金元素对摩擦学性能的影响,探讨了干摩擦条件下铝铅合金与45钢对摩时的磨损机理。结果表明:与铝合金基体相比,作为软相铅、锡的加入使铝铅合金的摩擦因数降低了15%,磨损量减小了近70%;随着锡含量的增大,其摩擦因数和磨损质量呈现先减小后增大的趋势;铝铅合金的摩擦学性能优良,其磨损形式为轻度的粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损的复合磨损。

脉冲MIG焊建模仿真分析及弧长控制

针对脉冲MIG焊过程中的电弧稳定性问题,建立基于尖端不稳定熔滴过渡理论的焊丝熔化动态电弧模型,并对焊接过程中的电弧电压、电弧长度及熔滴过渡尺寸进行仿真,得到与实际焊接相似的电弧电压波形,分析脉冲电流下熔滴过渡频率及影响电弧稳定性的因素,且进行弧长稳定控制的仿真研究,在此基础上运用快速原型技术建立铝合金脉冲MIG焊控制系统,采用电弧电压反馈对铝合金脉冲MIG焊过程进行送丝调节的弧长控制试验。研究表明:所建立的铝合金脉冲MIG焊焊丝熔化动态电弧模型很好反映了实际焊接过程,揭示出脉冲MIG焊焊接过程中熔滴过渡时间间隔具有一定的不确定性和电弧长度的不稳定性,通过电弧电压反馈控制可显著改善铝合金脉冲MIG焊过程电弧系统的稳定性。

DE-GMAW旁路电流对焊缝熔深变化的影响

对单旁路耦合电弧焊母材热输入理论分析的基础上,进行不同母材电流和旁路电流组合的单旁路耦合电弧焊堆焊实验.对所得的焊缝熔深数据进行多项式拟合和回归分析,得到旁路电流与熔深变化的数学关系.结果表明:DE-GMAW的旁路电流只在一定区间内显著影响熔深,并与熔深呈线性关系,与母材热输入理论分析吻合.

坡口及焊缝表面三维轮廓的激光视觉测量

提出了一种坡口及焊缝表面三维轮廓激光视觉测量方法.投射在坡口及焊缝轮廓表面的激光条纹,其视觉图像可作为表征轮廓特征的信息源,系统采集连续扫描的激光条纹视觉图像,得到条纹上各离散点的三维坐标.同时采用一种搜索拟合插值算法,获取条纹间各离散点的三维坐标,在系统的三维坐标系中,采用离散点直连成网格的曲面重构方法,实现了一段坡口及焊缝表面三维轮廓的实时测量.结果表明,在重构的三维表面轮廓任意截面上,获取的坡口宽度和深度值与游标卡尺实际测量值吻合度可达97.85%以上,这种激光视觉测量方法是可行的.

基于LabVIEW的高频焊管红外测温系统设计

高频焊管生产环境复杂,测温环境恶劣,针对此特点,提出使用比色测温法进行高频焊管的温度测量,并介绍高频焊管测温系统的构建过程.红外测温仪具有较强的抗干扰能力和稳定性,实验选用红外测温仪作为传感器构建温度采集监测系统硬件平台;选用LabVIEW软件构建温度采集监测系统软件平台,其具有采集效率和测试精度高,模块小,编程简单等优点.实验证明,基于LabVIEW平台设计的高频焊管红外测温系统能准确测量到高频焊管焊接温度,并且在LabVIEW模块上实现信号的实时显示、存储和分析.

旁路耦合电弧高效焊接工艺的数字化与智能化

旁路耦合电弧GMAW在实现提高焊丝熔敷率的同时减少了母材热输入,大幅降低电弧压力和熔滴射滴过渡的临界电流,实现高速焊接与异种金属间的焊接。近年来,兰州理工大学针对该方法展开了一系列研究,利用数字化模拟技术,采用多场全耦合方法,模拟了双旁路耦合电弧形态及热场、流场、电磁场的分布;模拟分析旁路耦合电弧脉冲GMAW在铝-钢异种金属焊接过程中,工件温度场的变化与接头界面上的原子扩散行为;建立了双丝旁路耦合电弧GMAW的数字化自动控制平台,并采用模糊控制算法实现了单闭环智能控制与双闭环解耦的智能控制。

等温热处理对Mg-6Zn-3Cu合金半固态组织演变的影响

通过半固态等温热处理,研究了重熔温度和保温时间对铸造ZC63镁合金半固态组织演变的影响。结果表明:半固态等温热处理能够将ZC63合金中的枝晶组织转变为球状组织,并可获得更加细小、分布均匀的球状颗粒;重熔温度和保温时间对非枝晶组织演变有着重要的影响,提高保温温度或延长保温时间,可加快原始铸锭重熔进程及组织形态的优化,保温温度过高或保温时间过长,试样会发生严重变形,同时球状颗粒易于粗化和长大;非枝晶组织演变是在熔化和结晶的动态变化中完成,主要的演变机制是在等温热处理过程中晶界处的共晶组织向基体溶解,原始组织的粗化、分离、球化以及球状颗粒的合并与长大。ZC63合金半固态触变成形最适合的等温热处理工艺是600℃×30 min。

自孕育铸造2024铝合金二次加热及凝固组织研究

采用热模拟机对自孕育法制备的2024变形铝合金锭料进行了部分重熔,研究了等温温度对保温处理锭料和未保温处理锭料部分重熔后凝固组织的影响。结果表明,自孕育法制浆可以获得理想的非枝晶组织,未保温处理时组织由大量等轴晶和少量不发达的树枝晶组成,而短时间保温后初生相呈球状均匀分布于基体中且内部无夹裹液相;随着等温温度的增加,一次颗粒和二次颗粒同时发生合并长大与Ostwald熟化,重熔液相先以薄膜形式析出,后逐渐增多成小片区域,为后续二次凝固提供条件;二次初生相依附初生相生长或直接形核长成近球状颗粒,共晶反应的结束标志凝固过程的完成。

激光参数对旁轴送粉激光熔覆粉末熔化行为的影响

旁轴送粉激光熔覆时粉末到达熔池的热物状态对熔覆层成形精度和质量有着重要意义,针对光粉作用时粉末的不同熔化行为,搭建了旁轴送粉激光熔覆过程红外热成像采集系统和高速摄像过程采集系统,研究了不同激光功率和离焦量下的光粉热交互作用,建立了粉末熔化时出现的三个典型特征阶段并分析了不同激光功率和离焦量对粉末熔化特征阶段持续时间的影响,最终得出粉末热物状态与特征阶段的关系。结果表明:激光功率增大,光粉作用空间中熔化的粉末数量增多,粉末温度不均匀性减小;离焦量增大,液态粉末颗粒数量增大,粉末温度不均匀性横向减小;激光功率越小或离焦量越大,固态粉末升温和熔化所需的时间增大,粉末以固态进入熔池的几率变大。最后,得到了不同激光参数下粉末到达熔池时的热物状态,为实现粉末熔化行为的解析提供了试验依据。