基于VMD的MAG焊输入端电信号频域分析

通过电信号采集平台,对焊机输入输出端电信号进行同步采集.分析弧焊电源整流电路,对输入电信号进行整流处理得到输入电压与电流,最终计算得到弧焊电源的输入功率.经过对比发现输出电流与瞬时输入功率峰值变化趋势基本一致.论述了变分模态分解(VMD)原理及方法,并对瞬时输入功率进行分解,得到一系列特征BLIMFs信号.通过对不同过渡模式(大滴过渡、短路过渡和混合过渡)下瞬时输入功率信号、特征IMF信号和焊接输出电流信号在频域上的对比分析,发现VMD能够有效得到低频(IMF1)、中频(IMF2)和高频信号(IMF3),且中频和高频信号表现出了焊机不控整流的脉动信息(300 Hz)以及电网的干扰.而低频IMF1信号与焊接输出电流信号频域一致性良好,并在时域上也有良好的一致性.结果表明了通过对输入瞬时功率的VMD,其低频分量能够有效表征焊接过程,从而为从输入端评定过渡过程稳定性提供了一种新思路.

HVOF喷涂WC-17Co粉末的粒子撞击行为研究

超音速火焰(HVOF)喷涂粒子与基体的撞击是一个复杂的动力学过程,了解粒子与基体高速高温的撞击行为对控制HVOF喷涂过程至关重要.本文采用ABAQUS/Explicit有限元程序,依据实验过程中的数据建立模型与施加载荷,研究在HVOF喷涂中WC-17Co粒子与IN718基体的撞击行为.结果表明:WC-17Co粒子在撞击过程中由固态转变为半熔融态;撞击发生后,粒子的撞击变形与基体撞击凹坑的几何尺寸与粒子初始直径的比值基本恒定,但粒子初始直径对粒子撞击变形及基体凹坑的形貌基本没有影响;粒子与基体撞击的动态持续时间与粒子的初始直径成正比,粒子的初始直径越大,撞击过程持续时间越长.

QT500表面化学镀镍磷层对8YSZ热障涂层抗热震性能的影响

在金属基体表面制备陶瓷涂层作为高温保护热障涂层(TBCs)可获得很好的效果,但会出现因基体金属的过度氧化而造成涂层失效的现象.在QT500基体上采用化学镀方法制备Ni-P合金镀层,并在有镀层与无镀层基体上依次采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备Ni Co Cr Al Y黏结层和等离子喷涂(APS)制备Zr O_2-8%Y_2O_3(8YSZ)陶瓷层.采用热循环方法评定不同结构热障涂层的抗热震性能,并探讨其热震失效机理.结果表明:镍磷(Ni-P)镀层可显著提高热障涂层的抗热震性能;无Ni-P镀层试样热震失效形式为大面积整体剥落,含Ni-P镀层高温涂层热震失效形式为边角局部剥落;Ni-P镀层抑制了基体金属与黏结层之间元素的互扩散行为.

机器人弧焊成形系统中离线自动编程

目前的机器人离线编程系统大多采用图形示教方式建立机器人运动路径,然而这种编程方式对于复杂路径来说工作量仍是相当大的,而且对于路径规划直接计算得出的机器人位置数据及弧焊操作指令无法方便地形成机器人程序(relative job,JOB)。文中以弧焊机器人为对象进行了离线自动编程的研究。利用MOTOMAN机器人的相对JOB数据交换格式,实现了MOTOMAN机器人相对JOB的离线自动编程,自动生成机器人程序。离线自动编程模块通过ODBC接口从弧焊成形系统中相应的规划数据库取得指令代码及数据,充分发挥数据库的优势,有利于离线编程系统的扩展。结果表明,研究的离线编程运行稳定,机器人动作连贯,焊接路径与设计吻合。

薄板对接超声疲劳试样设计方法及其误差分析

采用解析法得到了含中部等截面段狗骨形薄板超声疲劳试样谐振长度的计算公式,并得出沿谐振长度方向的位移及应力幅分布函数.为了验证上述计算方法用于薄板对接超声疲劳试样设计的精确度,对考虑与不考虑焊缝余高时的薄板试样与薄板对接试样分别建立有限元模型并进行模态分析.结果表明,采用上述计算方法进行薄板超声疲劳试样设计的频率误差小于1%,且对比得出由于焊缝余高的存在使得其频率误差增大约1.7%.另外,采用上述方法设计了低合金钢Q345薄板对接超声疲劳试样,通过超声疲劳试验进一步验证了上述方法的精确度.

MIG焊参数及路径对增材制造熔敷层尺寸的影响

基于机器人MIG焊技术,对增材制造金属零件进行了初步研究。通过分析熔化极惰性气体保护焊熔滴过渡形式及焊接参数在增材制造过程中对成形熔敷层几何尺寸的影响,得出了最佳成形时熔滴的过渡形式及焊接参数范围,初步探究了直线与直线过渡、直线与圆弧过渡和圆弧与圆弧过渡3种成形路径形式对成形精度的影响。结果表明,熔敷层宽度随焊接电流的增加呈线性增加,不同成形路径对成形精度有很大的影响。为了控制成形零件的成形精度,需要精确调节不同路径过渡处焊接参数,为增材制造技术的进一步研究和在传统制造行业中的应用奠定了基础。

焊接工艺对T形接头构件焊接应力分布的影响

T形接头在各种钢结构制造过程中得到普遍应用,其焊接残余应力的存在,直接影响到钢结构的强度和承载能力。由于现阶段控制和消除残余应力能力还不够成熟,很多方法只能很小部分地控制和消除残余应力,因此残余应力大量的留在T形接头焊接结构件上。为了保证焊接结构的安全可靠性,研究T形接头焊接应力分布规律的影响意义重大。本文利用HZ-21三维应力分布磁测仪测试了T形结构构件的焊接应力,分析了T形焊接接头构件的焊接顺序、焊接热输入不同时引起的焊接应力的变化规律。试验结果表明:Q235B钢以T形接头焊接时,焊接顺序不同,焊接应力的分布也不尽相同;焊接热输入较大时所产生的焊后24 h应力分布较均匀,而焊接热输入较小时所产生的焊后24 h应力分布变化较大。对T形结构件焊接时选取合理的焊接顺序和适当的焊接热输入具有一定指导意义。

C含量对WAlCN复合膜的微结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响

采用磁控溅射物理气相沉积法沉积了不同含C量(0~20.7%(原子比))的WAlCN复合膜。利用X射线衍射和Raman表征了WAlCN膜的微结构;用扫描电镜、压痕仪和高温摩擦磨损仪等研究了其力学和摩擦磨损性能。结果表明:复合膜是由石墨相和面心立方的WAlN相构成,呈(200)择优生长。当WAlCN复合膜含C量增加时,它的硬度值会先升高后降低,当复合膜含C量达到11.2%时硬度出现最大值,约为37.7 GPa。加入C元素减少了WAlCN膜的摩擦系数,而其磨损率则先减小后增大。当WAlCN复合膜含C量达到20.7%时,摩擦系数值最小为0.25,此时磨损率为1.44×10^(-8)mm^3/N·mm。总之,加入C元素后显著提高了WAlCN膜的综合性能。

铸铁冷焊的氧化铁系低碳钢焊条的研制

针对采用低碳钢焊条在冷焊铸铁时极易出现白口层、抗裂性差的问题,本文利用氧化铁皮和石墨,研制了铸铁冷焊用氧化铁系低碳钢焊条,在半熔化区和焊缝区降低了白口层和裂纹的发生。

Si含量对VSiN涂层的结构、力学性能和摩擦磨损性能影响

采用JGP-450A2磁控溅射仪制备了一系列不同Si含量(≤20%(原子比))的VSi N涂层。利用结构和性能测试仪器对VSi N涂层的微结构、力学性能和摩擦磨损性能进行了表征。结果表明:VSi N涂层的相组成为面心立方的VN相、V2N相和非晶氮化硅相,呈(111)择优生长。随着溅射后Si含量增加,VSi N涂层的硬度先升高后降低,含有10.2%Si含量的涂层硬度最大,约为27 GPa。室温环境摩擦时,随着溅射后Si含量增加,摩擦系数和磨损率均呈现先减小后增大趋势。摩擦系数和磨损率最小值均在硬度最大处获得,分别为0.35和5.2×10^(-6)mm^3/N·mm。

回火温度对WB36钢组织及冲击韧性的影响

通过改变回火温度,研究了回火温度对WB36钢冲击韧性的影响。经室温Charpy(V型缺口)试验发现:冲击值随回火温度升高而升高,但其值并不理想。经过试样显微组织分析及冲击断口宏、微观形貌分析可知,冲击值不理想的原因在于正火冷速而非回火温度,适当改变正火后的冷却速度可改变其正火组织,再通过合适温度回火来提高冲击值。

具备原位合成Al_2O_3的WC复合粉末与涂层的设计及制备

利用球磨法将Al粉添加到亚微米结构WC-12Co粉末中,设计并制备了具有Al2O3原位合成的纳米结构WC-Co-Al粉末。XRD分析显示球磨10、30和50 h后的粉末中WC平均晶粒尺寸为93.1、39.0和44.8 nm。超音速火焰(HVOF)喷涂时,WC-Co-Al粉末比未球磨的WC-12Co粉末扁平化更好,涂层孔隙率为0.57%,比WC-12Co涂层(1.62%)更低。粉末中的Al元素与氧气反应原位生成了Al_2O_3硬质陶瓷颗粒,有效抑制了WC的氧化脱碳。WC-Co-Al涂层HV_(0.1)显微硬度为12.98±0.73 GPa,比WC-12Co涂层提高约36%,这得益于Al_2O_3颗粒的增强效应,WC晶粒纳米化和孔隙率降低。