最新刊期
      2022 年 第 12 期

        重点关注

      • 董金枋,汤大赟,吴頔,张培磊,于治水,许燕玲
        2022, 52(12): 1-16. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.01
        摘要：激光视觉焊缝跟踪系统已经成为机器人焊接必不可少的关键环节之一，但焊接过程中存在的金属飞溅、烟尘以及强弧光等常见的强噪声干扰，给激光视觉焊缝跟踪的稳定性和精确性带来极大挑战。分别对比了焊缝跟踪最为关键的图像预处理、激光中心线提取、特征点识别三个环节中传统算法与新兴算法的区别，总结归纳各类图像处理算法的检测精度、实时性以及适用场景。并对激光焊缝跟踪技术在焊接领域未来的发展方向进行了展望。  
        关键词：强噪声;机器人焊接;激光视觉;焊缝跟踪;图像处理   
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        发布时间：2023-01-18
      • 黄勇,许杭
        2022, 52(12): 17-27. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.02
        摘要：针对铝合金交流PPCA-TIG焊（Powder Pool Coupled Activating TIG Welding），研究了活性剂SiO2在熔池表面的过渡行为，这对于活性焊的发展与活性剂开发具有重要意义。通过对比PPCA-TIG焊与TIG焊的焊缝表面成形、斑点行为以及高温焊态电阻，发现SiO2的过渡导致电弧收缩，并且PPCA-TIG焊在EN时段阴极斑点数量增多是导致焊缝表面成形差的重要原因；在EP时段，SiO2的较高高温焊态电阻强制电弧收缩，减小了导电面积，是熔深增加的主要原因。结合骤冷法获得的高温熔池的成分、物相分布与热分析结果，发现SiO2并未直接参与到熔池的冶金反应，且SiO2过渡到熔池表面粘附后并未深入熔池。最终建立了铝合金交流PPCA-TIG焊中SiO2在熔池表面的过渡模型。  
        关键词：铝合金;电弧;粉末熔池耦合活性TIG焊;活性剂;过渡行为   
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        发布时间：2023-01-18
      • 唐充,戴虹,谢航
        2022, 52(12): 28-35. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.03
        摘要：贝氏体钢轨的焊接性问题导致其应用被制约，为适应贝氏体钢轨在轨道铺设与维护工程中的应用发展趋势，采用气压焊方法研究贝氏体钢轨（U20Mn）与珠光体钢轨（U95Cr）异种钢轨的焊接性。通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、冲击和拉伸试验探索焊缝界面的微观组织形貌、元素扩散规律和力学性能。结果表明：贝氏体与珠光体异种钢轨焊接接头焊缝界面金属能在固态条件下形成共同晶粒，实现了良好的冶金结合，轨底脚相对其他部位结合程度较差；U20Mn侧焊缝区域主要由马氏体（66.2%）及贝氏体铁素体（33.8%）组成，最高硬度值为500 HB；接头冲击韧性较低，为4.1 J，抗拉强度为961 MPa，延伸率为8%，接头强度较U95CrWZ软化区更高。  
        关键词：气压焊;U20Mn/U95Cr异种钢焊接;显微组织;力学性能   
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        发布时间：2023-01-18
      • 杨泽源,闫志峰,王树邦,韩明珠,张红霞
        2022, 52(12): 36-42. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.04
        摘要：ASTM A572 Gr65钢焊接结构件经常要承受动态载荷的作用，接头部位容易发生疲劳失效。在分析ASTM A572 Gr65钢MAG焊接接头力学性能的基础上，结合红外热像法评定了其焊接接头的疲劳性能。结果表明，焊缝区金相组织主要为针状铁素体，其硬度为197~203 HV0.5；焊接接头的屈服强度为350 MPa；在静态载荷和循环载荷下，ASTM A572 Gr65钢焊接接头的表面温度均呈规律性变化，循环载荷下的变形规律与疲劳过程中的温度演化相对应。利用疲劳过程中试件表面的红外温度信息进行评定，疲劳极限为234.18 MPa，与疲劳试验S-N曲线得到的结果（246.60 MPa）相比误差为5.04%；疲劳断裂发生于焊缝区，疲劳裂纹源位于试样内部，呈“鱼眼”状。  
        关键词：ASTM A572 Gr65钢;MAG焊;红外热像法;S-N曲线;疲劳极限评定   
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      • 张子健,吕钟杰,沈正祥,柴军辉,吴家喜
        2022, 52(12): 43-50. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.05
        摘要：承压设备在设计和制造过程中，由于结构的特殊性和现场施焊条件的影响，对接焊缝会出现错边、不等厚单面削边、厚壁内表面双侧削边等特殊结构，在相控阵超声检测中会出现明显回波，易被误判为缺陷，从而影响检测的准确性。针对这三类特殊焊缝结构进行了相控阵CIVA仿真，重点研究声场覆盖和检测工艺，并进行了现场检测应用，总结了三类特殊焊缝结构的波形特点。结果表明，三类特殊焊缝结构在相控阵检测中会产生明显结构回波，现场检测需结合焊缝宏观检查结果与焊缝坡口尺寸图纸进行综合判断，排除结构回波干扰，实现相控阵检测不漏检、不误判。本研究为现场快速判断提供了技术支撑，对承压设备的无损检测具有一定的参考价值。  
        关键词：超声相控阵;结构反射;CIVA仿真;无损检测   
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        发布时间：2023-01-18

        焊接材料

      • 陈坤,宋怡漾,芦丽莉,李潮伟
        2022, 52(12): 51-61. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.06
        摘要：为了验证不同体系焊材（美标和俄标）对典型核电站复合钢管道维修焊缝疲劳性能的影响，采用经过焊接工艺评定的工艺参数、不同体系的焊材（美标和俄标）制备典型的复合钢管道维修试样，分别在其维修焊缝的熔敷区和热影响区截取满足设计要求的漏斗形疲劳试样，并对其进行常温下的疲劳性能测试及数据分析。测试结果表明，不同体系焊材（美标和俄标）的熔敷区和热影响区的低周疲劳性能非常接近；同种焊材修复焊缝的熔敷区疲劳性能明显优于热影响区疲劳性能。  
        关键词：复合钢管道;熔敷区;热影响区;疲劳性能   
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        焊接工艺

      • 张万恩,周希孺,秦庆斌,韩晓辉,吴圣川
        2022, 52(12): 62-69. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.07
        摘要：修复再制造作为现代轨道交通设备健康管理系统的关键技术之一，对提高车辆运行的可靠性和经济性具有重要意义。经验表明，补焊是在高速列车等大型焊接构件上应用最普遍、适用性最强的修复方案。采用激光-MIG复合热源方式对高速列车用A7N01铝合金的焊缝缺陷进行焊接修复，通过焊缝无损验收标准对其进行表面检查和内部探伤等无损检测，通过力学性能及疲劳性能试验对该补修方案进行更深入的完整性评价。结果表明，与原始接头相比，修复后的焊缝表面成形美观，达到验收1级标准；接头硬度明显降低，屈服强度和抗拉强度均有所下降，但是弹性模量和伸长率分别提升了10.4%和153.6%，疲劳强度提升了33.8%。本研究为高速列车损伤结构的补修问题提供了理论和数据支持。  
        关键词：高速列车;缺陷修复;激光-MIG复合焊;X射线检测;疲劳性能   
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        发布时间：2023-01-18
      • 王鹏博,张永强,蔡宁,余洋,陈炜煊,李学涛
        2022, 52(12): 70-76. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.08
        摘要：使用工频和中频两种不同电流波形焊机对CP780复相钢进行电阻点焊，通过调整焊接电流、焊接时间和电极压力，研究了电流波形和焊接工艺参数对接头性能的影响。结果表明：两种焊机点焊接头最大剪切力均随着焊接电流和焊接时间的增加而增加，随着焊接压力的增加而降低。在相同工艺参数下，中频焊机所获焊点尺寸大于工频焊机，焊点剪切力始终高于工频焊机；点焊接头由熔核区、热影响区和母材区构成，熔核区为粗大的板条状马氏体，中频焊机点焊接头熔核区和热影响区的硬度低于工频焊机。中频焊机的最佳焊接工艺参数为：焊接电流10 kA，焊接时间400 ms，电极压力5 kN，剪切力可达 28 245 N。  
        关键词：中频焊机;工频焊机;电阻点焊;力学性能   
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      • 李莎,袁野,钟多军
        2022, 52(12): 77-84. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.09
        摘要：CF3型先进压水堆燃料组件下管座为空间曲面结构，需采用真空钎焊工艺组装焊接。针对304L不锈钢母材和BNi-7钎料的特点，确定了钎焊工艺曲线，并测试分析钎焊循环次数对母材冲击性能、室温及高温抗拉强度，以及钎缝剪切强度和微观组织的影响。结果表明：即使经过四次钎焊循环工艺，母材和钎缝的力学性能及微观组织也没有受到明显不利影响。为提高生产效率和降低能耗，推荐采用二次钎焊循环组装并可选第三次钎焊循环补焊的工艺。通过调整配合间隙，改进下管座结构件的结构、导向管座孔加工工艺和双叶片结构，避免了流道堵塞、未钎到、未钎满等缺陷，提高了产品成品率和生产效率。  
        关键词：CF3压水堆;燃料组件;力学性能;微观组织;钎焊循环工艺;缺陷控制   
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      • 何珊珊,钱强
        2022, 52(12): 85-90. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.10
        摘要：国内外可焊接的典型低合金高强钢材料均存在随强度及板厚的增加，焊接时有产生冷裂纹的倾向，焊前进行适当预热是预防冷裂纹的重要措施。ISO/TR 17671-2标准给出低合金高强钢在焊接工艺制定上的指导建议，通过经验公式能方便快捷地确定焊接预热温度；以屈服强度为690 MPa级低合金高强钢为例，采用ISO/TR 17671-2标准中的方法预估焊前预热温度，并与经焊接工艺试验确定的预热温度进行对照，二者基本一致。生产企业可根据实际情况决定是否采用此经验公式来确定低合金高强钢焊接预热温度。  
        关键词：ISO/TR 17671-2标准;低合金高强钢;冷裂纹;预热温度;经验公式   
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      • 姜银松,叶卫林,靳少龙,邵真贵,高蒙,付静
        2022, 52(12): 91-95. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.11
        摘要：采用真空电子束焊和搅拌摩擦焊对2 mm厚2A43铝合金板材进行焊接试验，并对不同焊接方式接头的显微组织和力学性能进行了对比分析。结果表明，两种焊接方式获得的2A43铝合金接头力学性能均较好，其中搅拌摩擦焊接接头抗拉强度超过母材的90%以上，电子束焊接接头抗拉强度超过母材的80%，搅拌摩擦焊相对较优。真空电子束焊接最优参数为：加速电压60 kV，聚焦电流270 mA，焊接速度450 mm/min，焊接束流11 mA；搅拌摩擦焊最优参数为：搅拌头转速1 300 r/min，焊接速度251 mm/min，焊接倾角4°，轴肩下压量0.5 mm。通过对比发现，焊接热循环使接头显微组织发生了变化，强化相粒子发生再分布是导致接头力学性能差异的重要原因。  
        关键词：电子束焊;搅拌摩擦焊;2A43高强度铝合金;焊接性能   
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      • 伊日贵,张永强,李学涛,付参
        2022, 52(12): 96-102. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.12
        摘要：汽车生产中车身钢板与铝合金薄板的连接主要采用自冲铆接。基于仿真软件研究5754铝合金与双相钢的自冲铆接过程，采用上铝下钢的搭接组合，对比不同强度双相钢的铆接结果的变化，分析其铆接接头的形成过程和剪切拉伸过程。结果表明，最大剪切力与互锁值和底部最小厚度有关，随着双相钢强度的增加（DP450、DP600、DP800），铆接接头的互锁值变小，底部最小厚度变大，综合其拉伸性能，双相钢强度为DP600时，铆接接头性能最优。  
        关键词：自冲铆接;5754铝合金;双相钢;数值模拟   
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      • 范军旗,刘万里,王杰
        2022, 52(12): 103-107. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.13
        摘要：为消除定位焊缝对焊接质量的不利影响，提高U肋角焊缝的焊接质量，研制了组装焊接一体化专用设备，进行了U肋内侧角焊缝焊接试验，对比分析U肋内侧气体保护焊和埋弧焊的优缺点，重点解决了埋弧焊的焊剂下料不畅和焊缝成形不良问题，制定了U肋板单元免定位焊埋弧焊全熔透焊接工艺，通过足尺寸板单元焊接试验检验其可行性。结果表明：采用研制的专用设备和试验确定的焊接工艺可以实现免定位焊情况下的U肋角焊缝全熔透焊接，焊缝质量满足相关标准要求；控制U肋压制的尺寸偏差是实现免定位组装焊接的必要条件。  
        关键词：U肋板;单元组装;免定位焊;埋弧焊;全熔透   
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        焊接设备

      • 张磊,王博健,刘满雨,白德滨,付傲,张晴
        2022, 52(12): 108-113. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.14
        摘要：为了能够记录窄间隙埋弧焊焊接过程的全部信息，研制了一款适用于窄间隙埋弧焊焊接过程的信息化管理系统。该系统由触摸屏、工控机、PLC控制系统、各类信息采集装置、交换机等组成。通过内置于工控机的软件系统，对窄间隙埋弧焊接过程中的焊接工艺执行信息、焊接设备运行信息、能源材料消耗信息等进行采集、存储和分析。实现了窄间隙埋弧焊接过程的追根溯源、远程下达工艺参数、实时和历史工艺参数曲线的绘制、实时和历史报警信息显示等功能，有助于提升车间精益化管理和焊接设备信息化水平。该系统实测效果良好，误差小于1%，达到了设计和使用要求，对焊接质量管理有较好的技术和工程应用价值。  
        关键词：窄间隙埋弧焊;焊接过程;信息化管理系统;记录统计;可追溯   
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      • 叶潘,吴焰,路华峰
        2022, 52(12): 114-121. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.15
        摘要：传统的激光填丝钎焊工艺采用单激光束作为焊接热源已无法满足更高加工速度下的使用要求，因此研究开发了基于机器人网络的新型高速激光填丝钎焊系统。阐述了高速激光填丝钎焊组成单元的功能特点以及关键使用方法；通过机器人DeviceNet现场总线及必要的安全信号对激光发生器、送丝机、视觉传感设备进行信号交互与安全控制；实现用户程序对焊接参数、焊接过程的完全可控；同时结合实际生产中获得的焊缝形貌与力学特征，表明基于双激光热源构建的高速激光填丝钎焊工艺能够获得更高强度的焊缝，显著提升车身的结构性能。  
        关键词：工业机器人;机器人网络;DeviceNet现场总线;激光填丝钎焊;激光焊接系统;白车身   
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      • 焦金明,岳娟,吕纯洁,高莹
        2022, 52(12): 122-127. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.12.16
        摘要：机车车体钢结构蒙皮涨拉板组焊是机车车体制造的关键工序，组焊质量直接影响车体的外观成形和总装质量。目前涨拉板立焊焊缝工艺一般选用实心焊丝手工焊方式，焊接生产效率低，焊缝质量也不稳定。为提高焊缝质量，开发了药芯立焊系统，同时研制了脱氢性能良好的TME711V药芯焊丝。该焊丝采用Mn-Si-Ni-Ti合金系，在铝、镁、钛等强脱氧固氮元素的共同作用下可提升焊缝韧性。在HXD2型货运电力机车车体上进行了手工实心焊丝与自动药芯焊丝对比试验，结果表明，药芯焊丝可以将焊接电流提高至180 A（手工焊130 A），焊接速度提高至30 cm/min（手工焊18 cm/min），同时焊缝成形美观，焊缝抗拉强度提升10%以上，冲击韧性提升20%以上。  
        关键词：机车车体;立焊;TME711V;药芯焊丝;高效化焊接   
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