石玗
,
樊丁
,
黄岸
,
陈剑虹
金属学报
针对铝合金 脉冲MIG焊过程，建立了熔池图像检测视觉系统，利用形态学方法去除了图像信号中的噪声、阴极雾化区等影响熔池特征提取的部分，获得了满意的熔池边缘图像，可以对熔池形状信息进行动态检测. 在此基础上，设计了阶跃响应实验，利用曲线拟合法对基值电流、送丝速度、脉冲电流占空比与熔宽的模型分别进行了辨识，分析了基值电流、送丝速度和脉冲电流占空比对熔宽的影响规律，为铝合金脉冲MIG焊过程控制提供了理论依据.
关键词:
铝合金
,
welding pool width
,
vision sensing system
顾玉芬
,
邵玲
,
石玗
,
黄健康
材料科学与工艺
为精确控制焊接热输入，从而控制铝钢异种金属界面区金属间化合物生长，提出一种新型高效低热输入的脉冲旁路耦合电弧MIG焊（Pulsed DE-MIG）方法，用ER5356铝合金焊丝在镀锌钢板上利用平板堆焊实验对工艺参数进行优化。在焊丝总电流保持不变，不同的Pulsed DE-MIG焊接参数下焊接，结果表明随着旁路电流的增大，焊缝宽度显著变小，且焊缝堆高明显变高。采用OM、SEM、EDS等测试手段观察和分析连接界面区的微观组织，发现在连接界面区形成Fe2 Al5、FeAl3金属间化合物层，且母材热输入大时，FeAl3析出得多，随着母材热输入的减小，FeAl3析出逐步减少直至FeAl3无析出。
关键词:
脉冲旁路耦合电弧MIG焊( Pulsed DE-MIG)
,
铝-镀锌钢板异种金属焊接
,
母材热输入
,
金属间化合物
黄健康
,
邵玲
,
石玗
,
顾玉芬
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.004
采用脉冲旁路耦合电弧GMAW熔钎焊方法,以ER4043焊丝为填充材料,实现了铝合金与镀锌钢异种金属的熔钎焊接,得到外观成形良好、变形小的搭接接头.通过SEM、EPMA、EDS、显微硬度计和拉伸实验机对搭接接头的微观组织及力学性能进行了研究.结果表明:在搭接接头界面中心区的铝侧形成针状或锯齿状的FeAl3金属间化合物,而在钢侧形成平齐的Fe2 Al5和Fe0.7Al3 Si03金属间化合物.显微硬度测试分析进一步证明了铝合金与镀锌钢界面中心区由硬度高的金属间化合物组成.搭接接头的平均拉剪强度达到144.85MPa,最高拉剪强度达到186.73MPa,达到了铝合金母材强度的88.5％,且断裂方式为韧性断裂.
关键词:
脉冲旁路耦合电弧GMAW焊
,
异种金属熔钎焊
,
金属间化合物
,
显微硬度
,
力学性能
石玗
,
贺军
,
吴明亮
,
樊丁
中国有色金属学报
利用熔池图像视觉传感系统和相应的图像处理算法建立脉冲电流占空比与正面熔宽的阶跃响应模型,在熔宽变化给定量分别为3、4和5 mm的情况下对模糊控制器和遗传算法优化的PID控制器的控制效果进行仿真.仿真结果表明:为了使PID控制器取得最佳控制效果在不同误差条件下需采用不同的参数,而模糊控制器在结构和参数不变的情况下对不同误差均可得到良好的控制效果.该研究结果为铝合金脉冲MIG焊熔宽控制系统的设计提供了理论依据,实验表明控制系统工作有效.
关键词:
铝合金
,
MIG焊
,
闭环控制
,
仿真
陈满骄
,
黄健康
,
何翠翠
,
石玗
,
樊丁
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00203
基于亚点阵计算模型, 建立Al/镀锌钢板Pulsed DE-GMAW焊接接头界面区金属间化合物Fe2Al5Znx形成的Gibbs自由能计算模型. 利用该模型对Fe2Al5Znx金属间化合物生成的可能性及生成物相种类进行了计算分析, 并辅助以实验分析方法对计算结果进行了对比研究. 计算结果表明, Al/镀锌钢板Pulsed DE-GMAW焊接接头界面处可以形成Fe-Al-Zn三元化合物相, 该化合物相最终稳定于Fe2Al5Zn0.4, 且与实验结果一致, 由此表明所建立的计算模拟是合理, 能够正确反映Al/镀锌钢板Pulsed DE-GMAW焊接界面Fe-Al-Zn金属间化合物的生成情况. 通过对界面中心进行元素分布分析得出, Fe2Al5Zn0.4相的生成可分为3个阶段: 即液态Al对镀锌层的溶解、Zn元素的扩散迁移、Zn元素与金属间化合物Fe2Al5反应生成Fe2Al5Zn0.4.
关键词:
Al/钢焊接
,
Fe-Al-Zn金属间化合物
,
热力学分析
石玗
,
樊丁
,
黄岸
,
陈剑虹
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2005.09.018
针对铝合金脉冲MIG焊过程,建立了熔池图像检测视觉系统,利用形态学方法去除了图像信号中的噪声、阴极雾化区等影响熔池特征提取的部分,获得了满意的熔池边缘图像,可以对熔池形状信息进行动态检测.在此基础上,设计了阶跃响应实验,利用曲线拟合法对基值电流、送丝速度、脉冲电流占空比与熔宽的模型分别进行了辨识,分析了基值电流、送丝速度和脉冲电流占空比对熔宽的影响规律,为铝合金脉冲MIG焊过程控制提供了理论依据.
关键词:
铝合金
,
熔池宽度
,
视觉传感
,
系统辨识
张刚
,
石玗
,
李春凯
,
黄健康
,
樊丁
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2013.00819
基于激光视觉测量原理,采用2台同规格的CCD摄像机实时同步采集了钨极惰性气体保护电弧焊熔池自由表面和背面熔宽动态变化视频图像,利用熔池自由表面三维恢复算法获得熔池三维自由表面形貌,并对不同熔透状态的熔池三维自由表面高度变化与同步采集的背面熔宽变化间的相关性进行了定性分析实验.通过建立理想熔池自由表面,入、反射激光束光学变换及成像屏数学模型,逆向仿真研究了不同熔透状态的熔池表面对反射激光点阵形态的影响规律.结果表明,基于激光视觉法获得的熔池三维自由表面动态变化与焊缝熔透之间具有相关性,当焊缝由未熔透过渡到熔透时,熔池表面由凸形逐渐变为凹形,且塌陷量随背面熔宽的增加而缓慢增大,反射激光点阵行曲率变小,激光点逐渐聚为一点.当过熔透时,背面熔宽增加,熔池表面塌陷量迅速增加,反射激光点阵行曲率反而变大,聚集的激光点阵纵向逐渐被拉开.熔池表面逆向建模仿真结果与实际测量结果基本一致,利用反射激光点阵的形态变化可以表征熔透变化.
关键词:
TIG焊
,
激光视觉
,
熔池自由表面
,
熔透控制
陈满骄
,
黄健康
,
何翠翠
,
石玗
,
樊丁
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00203
基于亚点阵计算模型,建立Al/镀锌钢板Pulsed DE-GMAW焊接接头界面区金属间化合物Fe2Al5Znx形成的Gibbs自由能计算模型.利用该模型对Fe2Al5Znx金属间化合物生成的可能性及生成物相种类进行了计算分析,并辅助以实验分析方法对计算结果进行了对比研究.计算结果表明,Al/镀锌钢板Pulsed DE-GMAW焊接接头界面处可以形成Fe-Al-Zn三元化合物相,该化合物相最终稳定于Fe2A15Zn0.4且与实验结果一致,由此表明所建立的计算模拟是合理,能够正确反映Al/镀锌钢板Pulsed DE-GMAW焊接界面Fe-Al-Zn金属间化合物的生成情况.通过对界面中心进行元素分布分析得出,Fe2Al5Zn0.4相的生成可分为3个阶段:即液态A1对镀锌层的溶解、Zn元素的扩散迁移、Zn元素与金属间化合物Fe2A15反应生成Fe2Al5Zn0.4.
关键词:
Al/钢焊接
,
Fe-Al-Zn金属间化合物
,
热力学分析
顾玉芬
,
李杰
,
石玗
,
黄健康
,
樊丁
中国有色金属学报
采用脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊方法用4043铝合金焊丝对1060铝合金/镀锌钢异种金属进行搭接焊;350℃下对铝/钢焊接接头进行退火处理,通过面扫描对退火前后焊接接头焊缝中合金元素的分布进行对比分析,用浸泡法和电化学法对退火前后焊接接头的腐蚀行为进行研究,分析焊接接头不同区域的腐蚀行为及退火热处理对焊接接头腐蚀性能的影响.结果表明:焊接接头退火热处理后,其焊缝中的合金元素Si发生均匀化扩散,同时,富锌区界面反应层的金属间化合物Fe2Al5Zn0.4明显变厚;腐蚀试验表明铝/钢熔钎焊焊接接头发生电偶腐蚀,其钢侧被严重腐蚀,而焊缝侧仅发生轻微的腐蚀,界面反应层金属间化合物的存在对接头的腐蚀性能是不利的;除此之外还发现焊接接头富锌区的腐蚀电位较低,最易发生腐蚀;在此基础上通过面扫描对富锌区的腐蚀行为进行进一步的分析.
关键词:
铝/钢熔钎焊
,
电偶腐蚀
,
金属间化合物
,
富锌区
