最新刊期
      2023 年 第 5 期

        重点关注

      • 杨健,骆顺存,裴鹏飞,王晓南,张海
        2023, 53(5): 1-11. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.01
        摘要：汽车轻量化应用过程中存在大量异种材料连接，针对国内外不同预制工艺、焊接工艺条件下异种铝合金TIG、MIG、激光焊接、搅拌摩擦焊接头的显微组织、性能及预测模型等相关研究进行综述和展望。异种铝合金激光填丝、激光复合CMT、铆接复合胶粘在薄板焊接领域具有广阔的前景，且通过微合金化及纳米颗粒化对焊丝成分进行调控是改善高强铝合金熔焊接头强度的有效方法。搅拌摩擦焊是2系/7系铝合金高质量连接的主要方法，且类似搅拌摩擦点焊、预制燕尾槽、预制孔中增加纳米颗粒、刀具偏移等新工艺可以为局部铝/钢，铝/铜，铝/碳纤维等其他异质材料高强度连接起到有效促进作用。  
        关键词：异种铝合金;TIG焊接;MIG焊接;激光焊接;搅拌摩擦焊接   
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        发布时间：2023-06-12
      • 杨二娟,李勇,米紫昊,刘福广,刘刚,石岩松,赵雷
        2023, 53(5): 12-20. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.02
        摘要：对于蒸汽发生器焊接堵管工艺，焊接接头的残余应力为应力腐蚀的发生孕育了环境，而且相比压水堆核电站，第四代先进核反应堆服役温度显著提高，造成更加明显的蠕变现象。采用热弹塑性有限元，基于Nims数据库和ASME标准中提供的数据，对于两种不同焊接结构，计算了使用Incoloy 800H材料的高温端和T22材料的低温端的传热管-堵头环焊的残余应力，并基于线性损伤累积准则，预测了蠕变-疲劳交互作用下焊接堵管的寿命。结果表明，最大残余拉应力点出现在焊缝的根部，开坡口结构的残余应力高于不开坡口结构的残余应力；相较于Nims数据库提供的数据，ASME标准中计算得出的寿命较为保守，开坡口结构的寿命低于不开坡口结构的寿命。  
        关键词：蒸汽发生器;残余应力;蠕变-疲劳;寿命预测   
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        发布时间：2023-06-12
      • 张杨,陈捷狮,周斌,张文帅,仇晨龙,杨尚磊
        2023, 53(5): 21-29. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.03
        摘要：具有薄板结构的新能源汽车、航空航天器等运载工具极大地推动了现代工业轻量化的发展和应用。激光焊接作为先进制造领域的关键技术被广泛用于薄板结构互联工艺。但薄板结构的焊接变形及预测仍然是该研究领域面临的核心问题。根据不锈钢薄板激光焊接领域的研究进展，全面评述了此领域的研究现状，系统阐述激光焊接工艺下的焊缝几何尺寸对变形的影响，概括分析焊接变形预测的热源模型误差、关键技术、创新方法。旨在厘清不锈钢激光焊接变形的工艺特点、影响机理、发展趋势，为薄板激光焊接领域提供借鉴，推动新型薄板轻量化结构在各制造行业的广泛应用。  
        关键词：不锈钢薄板;激光焊接;变形预测;数值模拟   
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        发布时间：2023-06-12
      • 孙培翔,戴国文,李学达,周鑫,韩彬
        2023, 53(5): 30-37. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.04
        摘要：环焊缝是长输油气管道的薄弱环节，其失效主要是由缺陷与载荷共同作用引起的开裂。利用基于“合于使用”原则（Fitness-for-service，FFS）的工程临界评估（Engineering Critical Assessment，ECA）技术来评估焊缝中的各种缺陷，可以在确保管道安全运行的同时，降低返修率与运行成本。介绍了现行的环焊缝缺陷评估规范，其中基于塑性破坏和断裂双判据的失效评估图法（Failure Assessment Diagram，FAD）是目前ECA中应用最广泛的方法。并以BS：7910标准为例分析了基于环焊缝断裂行为的ECA技术，并探讨了ECA技术在长输油气管道环焊缝缺陷评估中可能存在的问题，包括载荷应力参数的确定、缺陷的精确识别和环焊缝性能指标的表征等。  
        关键词：油气管道;环焊缝;焊接缺陷;工程临界评估（ECA）   
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        发布时间：2023-06-12
      • 井成虎,徐纪豪,孙圣元,茹浩磊,盛立远,曾堃,焦俊科
        2023, 53(5): 38-42. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.05
        摘要：碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTP）与钛合金复合结构的高质量连接是实现飞机轻量化以及高强度制造的关键。采用激光高速旋转焊接技术进行CFRTP/钛合金复合结构的连接，通过在钛合金表面制备不同尺寸网格型微织构研究了界面状态对CFRTP/钛合金接头强度的影响规律。结果表明，钛合金表面微织构的制备可以显著提升接头强度，且不同线间距下的微织构对接头的强度有直接影响，线间距越小，接头强度越高；在CFRTP与钛合金微织构中间添加PA树脂层，有利于提高接头强度。  
        关键词：碳纤维增强热塑性复合材料;钛合金;激光焊接;表面处理;界面微织构   
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        发布时间：2023-06-12
      • 贾彦杰,周聪,李立英,高建章,杨健,吴易哲,吴彦鹏,韩彬
        2023, 53(5): 43-53. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.06
        摘要：长输管道环焊缝的部分失效是由于焊缝韧性不足导致断裂，这对长输管道的韧性提出了更高的要求。首先详细分析了焊条电弧焊、半自动焊和全自动焊在管线钢焊接中的应用情况及其优缺点。其次总结了影响焊接接头韧性的主要因素：管线钢合金成分、微量元素、焊接接头组织、残余应力、晶体学特征及强度匹配。最后介绍焊接接头韧性的主要评价方法：夏比冲击实验、落锤撕裂实验（DWTT）和裂纹尖端张开位移（CTOD）实验。并指出强度匹配的概念有待进一步明确，不同强度匹配接头的韧性断裂机理有待进一步探究。由于坡度的影响，焊缝两侧热影响区不对称，建议在山区条件下焊接工艺评定时热影响区的冲击、落锤撕裂和CTOD实验区分上下坡口。  
        关键词：管线钢;焊接方法;韧性;影响因素;评价方法   
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        发布时间：2023-06-12

        焊接工艺

      • 赵萍,刘鹏,王建阳,李怀学,范宏举,李壮胜
        2023, 53(5): 54-58. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.07
        摘要：TC4是一种典型的α+β型双相钛合金，其具有良好成形和焊接性，被广泛应用于航空航天领域。利用金相显微镜、维氏硬度计、X射线衍射仪等设备对激光增材（SLM）制备的TC4钛合金散热结构件热处理前后的显微组织、硬度及相组成进行了试验与分析。结果表明：采用退火工艺时，随着退火温度升高，结构件内部组织发生显著的粗化现象，多数α'相转变为α+β相。其中，退火温度为1 050 ℃时，结构件近内孔和远离内孔的硬度分别为667 HV和690 HV。而920 ℃固溶处理后，结构件合金主要由α'+β相的亚稳态组织构成，结构件近内孔和远离内孔区域的硬度分别为424.8 HV和469.62 HV。经过固溶+时效热处理，结构件合金的亚稳态组织将分解，形成弥散分布的α+β相，此时结构件近内孔和远离内孔区域的硬度均显著降低，分别为371.27 HV和382.64 HV。  
        关键词：TC4钛合金;SLM;热处理;显微组织;硬度   
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        发布时间：2023-06-12
      • 顾正家,严春妍,吴晨,吴立超,张可召,包晔峰
        2023, 53(5): 59-63. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.08
        摘要：激光热处理可以改善高强管线钢的表面耐磨性，以避免产生管壁减薄、表面凹坑等缺陷。采用不同激光功率对X100管线钢板进行了激光热处理试验，并对激光热处理后的试样进行了干式滑动摩擦磨损试验。分析了激光热处理后试样的显微组织，研究了激光热处理对X100管线钢摩擦磨损性能的影响。结果表明，激光功率为1 000~1 400 W时，激光热处理可导致X100管线钢表面形成细小的马氏体组织，硬化层硬度相对母材大幅提升；激光热处理后试样的干式滑动摩擦系数小于母材；随着激光功率增大，激光硬化层的深度和平均硬度逐渐增大，失重率减小，耐摩擦磨损性能提升。  
        关键词：激光热处理;X100管线钢;摩擦磨损性能;马氏体   
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        发布时间：2023-06-12
      • 周牧,周林柱,李金宝,周川川,谷昊,姜一帆
        2023, 53(5): 64-69. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.09
        摘要：车身用镀锌钢板的厚度较薄，采用其他方法焊接制造容易产生较大变形，开发厚度较薄的镀锌钢板激光填丝焊接工艺具有重要工程实践意义。针对车身用0.7 mm厚异种镀锌钢板，开展激光填丝焊接工艺试验，系统研究关键工艺参数（激光功率、焊接速度、离焦量和送丝速度）对焊缝表面和横截面的影响规律，分析焊接接头的微观组织特征和力学性能。结果表明，激光功率、焊接速度、离焦量和送丝速度有较好匹配时，可以获得焊接飞溅少、表面光滑的焊缝；焊接接头拉伸试样在强度较弱的母材发生断裂。  
        关键词：镀锌板;激光填丝焊;工艺特征;微观组织;力学性能   
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        发布时间：2023-06-12
      • 戴光明,江国焱,尹东杨,李浩然,王苗苗
        2023, 53(5): 70-76. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.10
        摘要：LNG船用9%Ni钢进行薄板（≤5 mm）焊接时，横向弯曲试验易产生开裂。采用有限元分析与工艺试验相结合的方式，研究X7Ni9钢薄板采用焊条（ENiCrMo-6）电弧焊工艺进行焊接后，在执行接头横向弯曲试验时弯曲拉伸面易产生超标开裂（弯曲面裂纹长度≥3 mm）甚至是试样断裂的原因。结果表明：弯曲拉伸面开裂的主要原因是母材和焊材为异质材料，其屈服强度差异大，当试板厚度过小时，横向弯曲试验过程中焊缝金属弯曲面过度拉伸，超过4倍厚度弯心的试验标准要求，被强制拉裂，导致评价失真；采用ENiCrMo-6系焊材进行根部焊道焊接时，当焊缝熔合情况不好时，易在该区域产生气孔缺陷，其与弯曲过程中产生的外表面开裂共同作用下会导致整个试样的断裂。工艺改进措施为：采用窄而厚的焊缝形态，增加单层的排道数量，从而增加焊缝整体宽度，以此保证焊缝考察面受拉伸时具有足够的塑性储备；通过控制焊道成形保证焊缝的熔合情况（根部焊道背面微透），以减少焊缝内部的气孔缺陷。  
        关键词：9%Ni;ENiCrMo-6焊条;薄板;横向弯曲;裂纹   
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        发布时间：2023-06-12
      • 杜海泉,范翼飞,王一,李力,柯权
        2023, 53(5): 77-83. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.11
        摘要：2219铝合金以其优异的力学性能被广泛地应用于火箭燃料贮箱制造，搅拌摩擦焊作为2219铝合金焊接的主要工艺之一，搅拌针形貌对其接头的组织结构和力学性能有着直接影响。采用半螺纹-三弧面和全螺纹-三平面两种几何结构的搅拌针进行FSW焊接数值模拟，并对不同螺纹特征的全螺纹-三平面搅拌针作用下接头的横截面形貌和力学性能进行对比分析。结果表明，搅拌针几何结构对焊接温度场的影响较小，但对流动场和应变速度的影响较大，弧面特征对于材料的驱动作用强于平面特征，并且半螺纹-三弧面搅拌针与隧道孔缺陷的关联性更强。试验结果表明，全螺纹-三平面搅拌针对13 mm厚板FSW接头组织和性能的影响主要是热输入量和温度分布差异所导致的。  
        关键词：2219铝合金;搅拌摩擦焊;搅拌针;数值模拟;焊接缺陷   
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        发布时间：2023-06-12
      • 王育才
        2023, 53(5): 84-88. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.12
        摘要：某小口径低碳钢-奥氏体不锈钢复合钢管的制造项目，由于钢管口径太小，无法选择“先基层，再过渡层，最后覆层”的常规焊接工艺填充顺序，而只能考虑单面焊双面成形，即先焊接覆层，后焊接基层。通过深入研究低碳钢-奥氏体不锈钢复合板常规焊接工艺的机理，以及分析不能直接在不锈钢表面堆焊碳钢的原因，探索性地引入工业纯铁作为新型过渡层填充材料。利用纯铁含碳量低的特性，避免了焊接接头中出现晶间腐蚀、热裂纹和冷裂纹倾向等问题，其塑性、韧性好的特点也进一步克服了直接在不锈钢表面堆焊碳钢会出现的裂纹问题。通过一系列试验验证了此工艺的合理性，从而获得了一种全新的焊接小口径低碳钢-奥氏体不锈钢复合钢管的方法。  
        关键词：小口径复合钢管;单面焊双面成形;工业纯铁;堆焊碳钢   
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        发布时间：2023-06-12
      • 吕钟杰,张子健,钟军平,林远龙,徐无波,徐律行,包瑜婷
        2023, 53(5): 89-94. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.13
        摘要：在压力管道的定期检验实践中发现，导热油管道的焊缝中经常会检出裂纹，且含有裂纹的焊缝分布位置通常比较典型。采用热应力理论、挠度理论，并辅以焊缝缺陷的无损检测，对典型含缺陷管道焊缝的裂纹成因进行分析。分析得到，此类管道运行温度高，在未合理设置固定支座进行分段吸收管道热膨胀的情况下，管道将以较大的位移进行热膨胀，造成相邻两固定约束点之间的热应力过高；在走向连续改变且支撑不良的情况下，两相邻固定支座之间的中间管段因其弹性大，变形量大，其内部应力水平比其他部位管段要高；当焊口中存在未熔合、未焊透等焊接缺陷时，因几何不连续会形成明显的应力集中，缺陷的尖端极易成为裂纹源。  
        关键词：压力管道;固定支座;热应力;焊接裂纹;分布规律   
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      • 郭雨菲,侯宗宗,赵斌
        2023, 53(5): 95-98. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.14
        摘要：不锈钢烧结网滤芯是液压、机械、船舶、冶金等行业自动反冲洗过滤器的关键部件，其纵向对接焊缝的焊接质量直接影响着滤芯的过滤精度和自动反清洗装置的平稳运行，是不锈钢烧结网滤芯生产过程的关键环节。采用钨极氩弧焊，使用专用焊接工装，对多层不锈钢烧结网滤芯纵向焊缝进行焊接，探寻合理的焊接工艺参数，利用光学显微镜、显微硬度仪、能谱仪分析了焊缝金属的组织性能、凝固模式和物相组成。结果表明，采用钨极氩弧焊，通过控制焊接热输入量，提高焊缝背面冷却速度等方法，可以得到成形良好、无断丝、无明显缺陷的不锈钢烧结网焊接接头，观察焊缝成形情况，确定较优的焊接电流为90~95 A，所得焊缝组织为柱状奥氏体及骨架状铁素体组织，该组织具有较优的抗裂纹扩展能力。  
        关键词：不锈钢烧结网滤芯;钨极氩弧焊;焊接工艺;焊缝组织   
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        焊接材料

      • 杨昊泉,郭枭,宋北,李苏珊,吕晓春
        2023, 53(5): 99-106. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.15
        摘要：铁素体含量对不锈钢焊缝的裂纹敏感性、耐蚀性和力学性能等有非常重要的影响，铁素体含量的准确预测是指导研发与生产的重要依据。多年来国内外学者和工程师开展了众多研究，其中Schaeffler图、DeLong图、WRC图在不同的历史阶段得到了广泛应用。本文结合预测方法原理，对比了不同方法的技术差异，剖析了Schaeffler图、DeLong图、WRC图铁素体预测图的衍变过程及背景依据，综述了以人工神经网络预测法等为代表的新型预测法原理及发展现状，提出了铁素体预测方法与大数据和人工智能相结合的展望。  
        关键词：预测法;铁素体;不锈钢;人工智能   
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      • 刘治宇,冯宇轩,刘政军,刘峥,王振宇
        2023, 53(5): 107-112. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.16
        摘要：通过改变稀土元素Y在高铬铸铁耐磨合金体系中的添加量，研究Y元素对堆焊层组织和性能的影响，从而使堆焊层组织发生良性转变，达到提高堆焊合金耐磨性的目的。采用药芯焊丝混合气体保护法明弧堆焊的方法在母材Q235钢表面制作堆焊合金，采用XRD、SEM对堆焊层进行微观组织观察及物相表征；通过洛氏硬度计、湿砂橡胶轮式磨损测试机进行宏观硬度测试、磨损性能测试，并观察磨损形貌，对堆焊层耐磨性进行评价。结果发现，堆焊层主要由奥氏体（γ-Fe）、铁素体（α-Fe）、M7（C，B）3、M2B相组成，添加适量的稀土元素Y后，可以使硬质相分布更加均匀，晶粒更加细小。随着Y元素添加量的提高，堆焊层的硬度、磨损量呈现先减小后增加的趋势。Y元素添加量为1.6%时，堆焊层硬度为67.5 HRC，较未添加时提高17.2 HRC；此时磨损量最小为0.864 g，磨损机制为磨粒磨损。  
        关键词：稀土;Fe-Cr-C-B堆焊合金;硬质相;耐磨性;Y元素   
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      • 陈成,汪昌红,包润新,汪涛,魏艳,张翔,余超
        2023, 53(5): 113-118. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.17
        摘要：研制出适用于LNG储罐用高锰低温钢配套的埋弧焊丝和焊剂。采用C-Mn-Cr-Ni-Mo合金体系设计，形成的焊缝金属中Mn含量为22.5%~25.5%，焊缝金属抗拉强度和-196 ℃低温冲击等力学性能优良，与奥氏体高锰低温钢匹配性良好。通过分析道间温度和热输入对熔敷金属力学性能的影响，结果表明，在焊接奥氏体高锰低温钢时，须控制好道间温度和采用较小的热输入，确保焊缝金属具有优良的综合力学性能。  
        关键词：高锰低温钢;-196 ℃低温冲击;埋弧焊丝;焊剂;道间温度   
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        发布时间：2023-06-12

        焊接设备

      • 陈超,王新
        2023, 53(5): 119-124. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.18
        摘要：针对新型逆变焊接电源电抗器的小型化、轻量化的发展需求，以及脉冲焊接时电流爬升和下降缓慢、电弧跟随性差等问题，提出使用一种新型磁心材料的电抗器。该电抗器磁心为NS类铁硅铝磁粉心，采用环形结构，根据不同的焊机类型和焊机规格，可以通过叠加环形磁心的个数或改变绕制圈数来满足焊接需求。采用一个新型材料的电抗器可以替代原来串联的一个开环电抗器和一个闭环电抗器，使电抗器体积和质量减小20%，且实现了电抗器磁心物料的统一。使用新型材料电抗器磁心可以提高脉冲焊接电流爬升和下降的响应速度及电弧跟随性，但会导致脉冲峰值电流的稳定性降低，因此又提出了将峰值电压反馈和电流反馈共同作用于脉冲峰值电流稳定阶段的新型脉冲控制算法，从而保证了脉冲焊接的稳定性。  
        关键词：电源;焊接;电抗器;磁心;脉冲控制   
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        发布时间：2023-06-12
      • 汪忠
        2023, 53(5): 125-133. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.19
        摘要：船舶管系加工具有“离散型”小批量多品种的典型特征，结合20多年管加工自动化装备及生产线的技术研究沉淀，探索出解决离散型管系的柔性智能化的流水线产线加工解决方案。智能化产线的难点在于如何实现工单下发到产线的数据传递，产线接受到工单后如何准确识别工单，然后实现按照工单进行管材的自动上料、自动定长切断、管子的自动输送到下一工位、法兰的自动抓取上料、管-法兰的自动组对和焊接、成品的自动下线等全流程加工。最大的难点还需考虑如何体现柔性，每条产线每天需要实现2~3种规格的换型生产，产线面对不同管径和长度的工单下发需要自动适应“离散型”多规格的自动适配换型生产。因而智能化管加工产线是通过生产管理控制软件（中控系统）实现数据精准传送、设备宽范围自适应的精准配合来解决这类“离散型”管道的流水线加工难题，一定程度上提升了船舶的国际市场竞争力。  
        关键词：柔性;智能化;生产线;管加工;机器人   
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        发布时间：2023-06-12
      • 王琳,赵金东,潘艳飞,刘新
        2023, 53(5): 134-139. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.20
        摘要：在机器人自动焊接的应用中，采用示教或者离线编程的方式具有一定的局限性。基于长工件的焊接要求，研制了一套超长工件自动化焊接工作站，包括实现工件自动传输、焊接、下料的自动化一体输送机和超长工件焊接分离式压紧工装，解决收缩变形工件不易取出的问题；研究了免示教六轴焊接机器人在超长钢结构、多点数、小角度焊接中的应用。该工作站主要利用自动化流水线、焊接机器人、视觉检测等，将视觉、力、触角等传感器与机器人融合，根据传感器的信息反馈，实时调整机器人的运动决策从而实现自动化免示教焊接。  
        关键词：自动焊接;超长工件;免示教;焊缝跟踪   
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        发布时间：2023-06-12
      • 王世培,孙秋阳,王海东,李竹渊,潘国伟,刘金平,姚舒扬
        2023, 53(5): 140-144. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.21
        摘要：目前核电站建造阶段管道全位置仍以手工焊为主，存在着焊接效率低，焊接质量参差不齐，管道自动焊接的推广和应用已变得尤为迫切。为此，自主研发了一套核电站管道全位置TIG自动焊接控制系统。系统从硬件系统和软件系统出发，以STM32单片机为控制核心，以焊机通讯单元、电机驱动单元及触摸屏等为实施载体，完成主控制程序、自动焊逻辑程序和UI界面的设计。该系统已经设计并验证完成，与自动焊机设备融合度高、性能稳定可靠，操作简单。并在核工程管道焊接中进行了推广应用，可有效提升焊接效率和焊接质量，降低自动焊设备的采购成本。同时该设备系统可扩展应用于其他行业的管道自动焊接中。  
        关键词：Stm32;自动焊;控制系统;核电站;管道   
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        发布时间：2023-06-12

        焊接教学

      • 马青军,李连胜,武昭妤,郑桂红,黄瑞生,方乃文
        2023, 53(5): 145-149. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.05.22
        摘要：以2018版焊工标准为基础介绍了新版《国家职业资格培训教程·焊工系列》编写原则、结构内容及质量控制方法，同时对比了新旧版教程的差异。新版教程以“焊工标准”为依据，以“职业等级制划分”为基础，以“职业活动”为导向，以“职业功能”为核心进行编写，更加模块化，结构清晰明了，是对构建我国焊工人才体系的进一步完善，能够加快提高焊工（电焊工、气焊工、钎焊工、焊接设备操作工）理论知识与技能水平，为焊工队伍的规范化和科学化鉴定提供支撑。  
        关键词：教程;焊工标准;焊工;技能水平   
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        发布时间：2023-06-12
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