基于GMAW堆焊成形的顺序焊道搭接量模型

焊道搭接量对保证三维堆焊成形过程的顺利进行以及成形件的精度都有较为重要的影响。根据焊接熔滴过渡的物理特性,建立了GMAW堆焊三维成形的顺序焊道搭接量模型,在此基础上计算了平整堆焊层的相邻两道焊道的理论间隔,采用实际焊接试验对理论模型进行了验证,得到的理论间隔为L=2/3W,并进一步计算了平整堆焊层的高度为h=H/1-θ,实际试验得到的结果与理论结果相吻合,从而为焊接成形过程的自动化奠定了基础。     

GMAW焊接熔敷成形中电弧对熔池热与力作用的数值模拟分析

电弧对熔池的热与力作用直接影响到熔化极气体保护焊(Gas Metal Arc Welding,GMAW)熔敷成形的精度与质量。通过数值模拟方法研究电弧对熔池热与力的作用规律,有助于提高熔敷成形精度与质量。结合流体动力学理论与多物理场耦合分析有限元技术,建立了GMAW焊接电弧的3维数值分析模型,计算分析了熔滴过渡过程对熔池表面处热流密度与电弧力的影响情况。结果表明:电弧中的熔滴降低了熔池表面上的最大热流密度与电弧力;当电弧中没有熔滴及熔滴距离焊丝端部较近时,熔池表面处的热流密度及电弧力基本呈高斯分布;而当熔滴与焊丝端部距离进一步增大时,热流密度及电弧力均不再呈高斯分布,最大热流密度及电弧力都没有发生在电弧轴线位置。     

焊接工艺对熔敷金属韧性的影响

探讨了改变焊接工艺对焊条熔敷金属冲击韧性的影响．研究表明：改变焊接工艺,将通过改变熔敷金属的化学成分,影响熔敷金属的强度和韧性;降低焊接线能量时,将降低熔敷金属中的氧含量及其氧化夹杂物的数量和大小,从而提高熔敷金属的韧性     

基于焊接机器人的快速再制造成形系统

建立了基于焊接机器人的快速再制造成形系统,该系统主要由扫描反求系统、机器人系统和熔敷成形系统3部分组成,可以对磨损零件进行扫描反求,进而得到其再制造模型,再配以工艺进行路径规划,最后由机器人夹持焊枪对零件进行修复.     

堆焊再制造层表面质量的分形表征方法

应用分形几何学方法,研究了不同路径间距条件下的堆焊再制造层表面形貌,用表面分形维数对堆焊再制造层表面质量进行了表征。结果表明:堆焊再制造层表面在一定尺度范围内具有分形特性,分形维数很好地表征了材料表界面的粗糙和复杂、不规则程度,是一个能够反映出表面内禀特性的特征参数,可以用分形维数来表征堆焊再制造层的表面质量;不同路径间距条件下的堆焊再制造层表面分形维数不同,路径间距越接近理论最佳值,堆焊再制造层表面分形维数越大,表面质量也越高。该方法可为进一步研究堆焊再制造层表面质量,以及优化堆焊熔敷成形再制造工艺参数提供定量依据。     

铁粉焊条熔化过程中基本参数研究

通过试验研究了焊条直径和铁粉加入量对焊条熔化参数的影响.试验结果表明,焊条直径增加,焊条药皮重量系数、熔敷效率增加,熔化速度和熔敷速度降低;熔敷金属中合金元素Mn、Si含量增加,但Mn、Si的过渡系数减小.当增加药皮中铁粉加入量,药皮重量系数、熔敷效率和熔敷速度增加,熔化速度降低,由于铁粉的稀释作用使熔敷金属中合金元素Mn、Si含量及过渡系数降低.     

碱性焊条药皮处理条件对焊缝金属扩散氢影响的研究

对降低手工焊条熔敷金属扩散氢的研究多是从原材料及冶金方面考虑的,在工艺上则统一要求焊条烘干后立即使用.这样,焊条从出厂到被使用过程中总会被烘干2～3次,这种重复烘干对扩散氢的影响尚未有人探讨过.针对这种情况,研究了碱性焊条在不同药皮处理条件(主要是烘干次数不同)下焊缝金属中的扩散氢.试验结果及分析表明,经重复烘干─吸潮─烘干处理后,焊条药皮中吸水性强的Na+吸水行为受到限制,从而熔敷金属中的扩散氢显著降低.     

GMAW堆焊成形件的组织分析

采用熔化极气体保护焊和H08Mn2Si实芯丝材进行三维堆焊成形,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察成形件横截面的组织形貌,并分析其组织机理。结果表明：堆焊成形件的组织呈现出宏观组织整体均匀、微观组织却有循环变化的特点;堆焊成形的循环加热模式决定了成形件的微观组织呈现出循环变化的规律;而已熔敷焊道对后续焊道的预热以及后续焊道对前面焊道的后热,是造成成形件整体组织均匀的主要原因。     

低层大气电波折射修正公式误差研究

在电波折射误差修正中,对于不同的精度要求应采用不同的方法.目前最常用的是大气球面分层法,这种方法是在大气水平均匀的假设条件下得到的,因此对于任意大气层用此方法时,除水平不均匀性引起的误差外,公式本身也存在一定的误差.利用在某山区大气探测数据,针对三站雷达测量系统分别用任意大气层和大气球面分层进行了电波折射误差计算,得到了大气球面分层法的公式误差.     

基于率相关改进桥联模型的CFRP材料动态力学性能研究

桥联模型在预测CFRP材料静态力学性能上具有较高的精度,但目前鲜有基于桥联模型描述CFRP材料动态力学性能的报道。基于此,采用考虑应变率效应的本构方程与强度准则改进桥联模型。利用文献实验数据对改进后的模型进行了确认,针对侵彻弹使用环境,设计制备了CFRP层合结构并进行SHPB动态实验。理论预估模量与实验结果基本一致,理论强度值高于实验值约7%,由此校验了相关改进桥联模型在动载环境下的适用性。结合课题组已有的CFRP壳体侵彻试验结果,进一步验证了该理论模型可用于CFRP材料在冲击载荷下的性能预测。进一步的试验结果细观分析和数值模拟研究表明,X方向试样的动态破坏模式以层间分层为主,而Y方向则以纤维的压缩破坏与基体的剪切破坏为主。为CFRP材料用于抗冲击等动态载荷下的力学行为预测提供了一种可行的分析手段。