焊接机器人智能化关键技术与研究现状

综述了国内外智能化机器人焊缝跟踪关键技术,重点阐述了焊接机器人的研究现状,介绍了焊缝自动跟踪、多机器人协调、离线编程与运动仿真、虚拟现实等关键技术,对焊接机器人的未来发展趋势作了展望。

焊接速度对TRIP590高强钢激光焊接接头组织与力学性能的影响

采用光纤激光器对1.5mm厚TRIP590钢板进行对接焊,观察了接头的宏观形貌和显微组织,测试了其硬度和拉伸性能,分析了焊接速度(0.050,0.067,0.083m·s^(-1))对焊缝成形、接头组织与力学性能的影响。结果表明:较低和较高的焊接速度均不利于焊缝成形,焊缝表面均有较大的凹陷,焊接速度对组织与性能影响不大;焊缝区和近焊缝热影响区组织主要为马氏体组织,该区硬度较高,约为母材的2倍;近母材侧热影响区组织主要为铁素体和马氏体组织,且距焊缝越远,马氏体组织越少,硬度也急剧下降;焊接接头的屈服强度和抗拉强度均稍高于母材的,塑性略低于母材的;接头均在母材区发生断裂,且为韧性断裂。

7075高强铝合金激光填丝焊接组织与力学性能研究

采用光纤激光器对4mm厚的7075铝合金进行激光填丝焊接,对焊接接头的显微组织、相结构、断口形貌、力学性能进行观察和分析。结果表明:焊缝(FZ)边缘组织为柱状枝晶组织,焊缝中心为等轴晶组织;热影响区(HAZ)保留了母材(BM)的轧制长条状形态,但晶粒有所长大。母材的相组成主要为α-Al固溶体、S-Al_2CuMg强化相和η-MgZn_2强化相,焊缝无强化相析出。焊缝区硬度值为各区中最低,热影响区显微硬度呈阶梯式增长。焊接速度为2~4m/min的接头拉伸试样均在焊缝处断裂,抗拉强度最大为母材的67.5%。接头拉伸试样均出现了颈缩现象,断口由大量的等轴状韧窝构成,为韧性断裂。

激光熔-钎焊镀锌钢/铝异种金属的接头性能影响因素及改善措施

激光熔-钎焊是实现镀锌钢板/铝合金异种金属理想连接方式的重要焊接方法。对于焊接多材料车身结构,镀锌钢-铝激光异种金属焊接工艺可提供重要的技术参考。在介绍激光熔-钎焊方法优异性的基础上,综述了影响焊接接头性能的主要因素,并总结了改善接头性能采取的优化措施。

铝钢激光焊接研究现状

铝钢异种金属连接可实现汽车零部件的轻量化,但铝钢焊接产生的金属间化合物裂纹等严重地影响接头性能。本文介绍了铝钢激光焊的主要焊接方法,阐述了近年来国内外的研究现状。

铜和铜合金表面激光熔覆最新研究及进展

激光熔覆由于瞬间加热温度高,对工件热影响小而广泛应用于铜及其合金的表面改性。从熔覆材料体系、熔覆层质量与制备工艺、熔覆层组织与性能(主要包括耐磨性、耐电蚀性、耐腐蚀性和导电性)三方面综述了铜和铜合金表面激光熔覆的最新研究进展,指出了铜表面激光熔覆存在的主要问题是铜对激光的反射率,并对今后的研究方向进行了展望。

激光熔覆硅化物涂层强化相的研究进展

综述了采用激光熔覆方法制备硅化物涂层中原位生成的强化相类型、分布以及强化机理,主要分析了各种强化相强化的涂层在室温、高温条件下的摩擦磨损性能。三元Laves相作为涂层强化相的研究最多,应用较成熟,是一类理想的激光熔覆涂层强化相。σ相和Cr3Si相因自身存在严重的室温脆性,应用受到一定限制。Me5Si3型相有突出的抗磨粒和粘着磨损的能力,其作为强化相应用到激光熔覆涂层中具有很大潜力。MeSi2型相自身的高熔点特性使其在制备高温耐磨涂层过程中得到应用。对过渡族金属与硅通过激光熔覆制得耐磨涂层的应用做出了展望。

镁铝异种材料激光焊接的研究现状及发展

介绍了激光焊接在镁铝异种合金焊接中的优点,阐述了镁铝异种合金激光焊接的焊接性并分析了存在的主要问题。对其激光焊接的金属间化合物、焊接稳定性等关键问题以及研究进展进行了系统讨论。

激光熔覆法制备ZrO_2-Y_2O_3涂层的显微组织与性能研究

采用预制粉末式激光熔覆法在钛合金（Ti-6Al-4V）表面制备了纳米ZrO_2-8%Y_2O_3涂层,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和光学显微镜（OM）对涂层的相组成及组织结构进行分析,同时分析了涂层的显微硬度分布情况。结果表明：在一定功率范围内,涂层气孔随激光功率增大而逐渐减少,裂纹随激光功率增大而增多;ZrO_2陶瓷涂层与基体间结合良好,熔覆层微观组织结构主要以细小的树枝晶形态存在。在不同区域表现出不同的组织特征,靠近表面处晶体尺寸相对较小,呈柱状整齐排列在熔覆层表层区域;熔覆层中部主要包含块状晶及少量树枝晶;熔覆层底部主要为树枝晶,其一次晶轴方向沿垂直于涂层截面方向生长;熔覆层主要由四方相（t相）ZrO_2和立方相（c相）ZrO_2组成;熔覆层平均硬度达到1000-1300 HV0.2,约为基材硬度的3.5倍。

激光熔覆法制备Al_2O_3-TiO_2涂层的显微组织与性能研究

采用预置粉末式激光熔覆法在钛合金（Ti-6Al-4V）表面开展了Al2O3-13%（质量分数）TiO2涂层的研究。利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析仪（XRD）和显微硬度计研究了激光熔覆熔池的特征和涂层的显微结构,分析了涂层的成分分布、相组成和显微硬度分布情况。预置粉末激光熔覆制备的Al2O3-13%（质量分数）TiO2涂层界面结合良好,涂层组织均匀,没有明显的裂纹和气孔。激光熔覆涂层表现出明显流线型特征,熔覆层截面分为热影响区、扩散结合区和涂层区。涂层由Ti、AlTi3、α-Al2O3和γ-Al2O3等相组成。涂层的显微硬度达到1000～1300HV（0.3）,比基体硬度360～390HV（0.3）高2倍。

激光表面强化马氏体不锈钢耐汽蚀性能的研究进展

综述了激光相变硬化、激光表面熔凝、激光表面合金化、激光表面熔覆四种加工方法在马氏体不锈钢上耐气蚀性的研究进展。通过耐汽蚀试验,发现经这四种加工方法处理的马氏体不锈钢耐汽蚀性得到提高,激光熔覆方法处理的试样耐汽蚀性最好。最后对激光表面强化马氏体不锈钢的应用做出了展望。

高频振动下的不锈钢激光焊接

在不锈钢激光焊接过程中对工件施加高频振动,研究不同焊接速度和振动频率对接头宏观成形、微观组织及显微硬度的影响.结果表明,焊缝边缘为柱状树枝晶,中央为细小等轴晶,焊缝组织为奥氏体和残余δ铁素体.焊接速度增加,虽可使熔宽和焊缝区晶粒尺寸减小,接头硬度增大,但无法阻碍树枝晶的生长.施加高频振动可抑制枝晶的数量和大小,并增加焊缝中等轴晶的数量,优化接头综合性能.振动频率增加,焊缝区晶粒尺寸减小、等轴晶数量增加且有细小等轴晶弥散分布于树枝晶之间,焊缝硬度增大,振动起到了细晶强化的效果.而振动频率对熔宽并无明显影响.

高频微振辅助工艺对激光焊接接头组织性能的影响

基于自主搭建的高频微振平台,进行316L不锈钢振动辅助激光焊接试验,探究高频微振激光焊接工艺对接头组织性能的影响.结果表明,施加振动后,焊缝表面无飞溅,成形良好.截面未出现塌陷、堆高,背部熔宽均匀.振动的施加,能够明显细化焊缝区的晶粒,在共振频率1 467.5 Hz的高频微振激光焊条件下,晶粒尺寸最小.点状颗粒物分布在奥氏体晶粒间,趋于弥散,新相及大颗粒物减少.随着振动频率增加,焊缝区显微硬度值跟着增加,在较高共振频率显微硬度值增加显著,在共振频率1 467.5 Hz、加速度160 m/s2条件下,焊缝区平均硬度206 HV,与无振动相比,硬度值增加5.6%.

激光钎焊镀锌钢板钎缝成形的影响因素及优化措施研究现状

综述了影响激光钎焊镀锌钢板钎缝成形的不同因素,重点阐述了焊接参数对钎缝成形的影响,并针对不同因素总结了目前国内外采取的优化措施。

碳纤维增强铝基复合材料的制备与连接技术

碳纤维增强铝基复合材料因其具有强度高、韧性好、耐磨损、耐疲劳以及热膨胀系数低等优点,加之便于使用现有的设备及生产工艺使其成形,因此,引起国内外研究者的高度关注。未来,将在航空航天、汽车制造、自动化设备等关键领域发挥巨大作用。本文主要介绍了国内外有关碳纤维增强铝基复合材料的制备与连接技术,重点包括碳纤维的表面处理、碳纤维增强铝基复合材料成形方法、参数选择、焊接方法等。简述了复合材料连接技术的发展,分析了碳纤维增强铝基复合材料制备与连接过程中存在的问题。指出:碳纤维在铝合金中均匀分布、结构完整性、铝合金界面良好结合、降低孔隙率以及碳纤维增强铝基复合材料的连接技术等是今后研究重点。

激光熔覆原位合成NbN及Nb-Al金属间化合物复合涂层

以Nb、AlN和Ni粉为原料,在不锈钢表面采用激光熔覆技术制备了NbN增强Ni基复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪对复合涂层的显微组织进行了分析,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机,对复合涂层的相关性能进行了测试和分析。结果表明,NbN呈不规则条状、块状分布,涂层硬度较高,且在室温干滑动磨损试验条件下涂层具有良好的耐磨性能。

卷边接头激光钎焊复合热场模型的数值计算

为了研究卷边接头激光钎焊热现象,进行了母材为镀锌板,CuSi3作为钎料的激光钎焊实验。基于激光钎焊原理和卷边接头焊缝成型特点,通过有限元分析法对激光钎焊温度场进行了数值模拟,采用高斯双椭球复合热源模型模拟了钎料融化铺展流动的传热行为,模型考虑了材料热物理属性随温度变化的问题以及相变潜热、辐射和对流对传热的影响,对不同激光钎焊工艺参数下的温度场进行计算,结果表明:当激光功率为1200 W,焊接速度为1.5m/min,离焦量为30mm时,卷边接头的峰值温度和温度梯度较低,对于获得成形质量良好的钎焊接头更为有利。

机械振动对激光焊接接头组织的影响

振动焊接工艺能有效细化接头组织晶粒,降低残余应力,提高焊接质量。为了研究振动焊接工艺在激光焊接方面的应用,选用316不锈钢作为试验材料,利用机械振动辅助激光焊接的工艺方法,通过改变机械振动参数和焊接速度,利用光学显微镜和扫描电镜观察焊后接头组织,对比分析不同振动频率和焊接速度下接头的微观组织形貌。结果表明,机械振动可以细化焊后组织中形成的柱状晶,使柱状枝晶破碎且向不同方向生长,晶轴间与焊缝中心处的等轴晶增加。提高焊接速度后,振动的加入能够细化焊缝区出现的粗大柱状晶。同时,振动可以减少焊后在奥氏体基体晶界处形成的网状高温铁素体和点状碳化物,使其趋于弥散。试验还对焊接接头进行显微硬度测试,发现振动焊接下得到的焊缝区接头组织硬度较高,且较高共振频率下硬度增加明显。

6061铝合金激光填丝焊接接头的组织与力学性能

通过显微硬度计、拉伸试验机、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了激光填丝焊接6mm厚6061铝合金接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊缝中心区域的显微组织为等轴晶,由α-Al固溶体组成,无β(Mg_2Si)强化相析出,近熔合区的焊缝组织为柱状晶;焊接接头焊缝的硬度最低,约为73HV,母材的硬度最高,约为110HV,随着距焊缝中心距离的增大,热影响区的硬度先呈波浪式增大,在距焊缝中心2.2~3.8 mm处有所下降,此外为热影响区软化区,在距焊缝中心3.8~4.4mm处又快速增大;焊接接头的抗拉强度为234 MPa,约为母材的71%,高于熔化极惰性气体保护焊接接头的;焊接接头均在焊缝处断裂,接头与母材均为韧性断裂。

Cr12MoV钢表面激光熔覆Ni35/MoS_2/LaF_3·CeF_3涂层的研究

采用IPG光纤激光器及预置粉末法,在Cr12MoV钢表面激光熔覆了Ni35/MoS_2/LaF_3·CeF_3自润滑复合涂层。利用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪等研究了Ni35/MoS_2/LaF_3·CeF_3复合涂层的组织及摩擦学性能。结果表明,涂层组织为致密的网状结构,以枝晶生长为主要特征。涂层内部无明显的缺陷,涂层与基体形成了良好的冶金结合。固体润滑复合涂层中有NiS、MoNi_4和CeNi_5等新相生成。在室温条件下,成分为85at%Ni35-7.5at%MoS_2-7.5at%LaF_3·CeF_3的涂层具有较好的减摩效果,其摩擦系数约为0.43。