2022年, 第0卷, 第3期　
刊出日期：2022-03-30

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试验研究
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  焊接机器人数据采集与管控系统

  蔡新奇, 王学武, 范晔平, 徐德进

  焊接. 2022, 0(3): 1-7. https://doi.org/10.12073/j.hj.20210907002

  摘要 ( 163 ) PDF全文 ( 37 )   可视化   收藏

  随着数字化焊接机器人进入工厂，采用传统人工监督的方式逐渐不能满足对设备的监控管理需求。一些采用“多机器人厂商、中小生产规模”为生产模式的企业，需要一个低成本、高适配性的平台，统一管理现场各种焊接机器人。针对上述需求设计了机器人管控系统，系统可分为通信模块和设备管控模块。其中，通信模块采用C/S架构开发，通过Netty框架搭建NIO服务器接收实时数据，开发的基础通信框架能够适配多种通信协议，接入不同品牌的机器人；设备管控模块采用B/S架构开发，基于Spring MVC框架实现，通过统一的平台对各个品牌机器人进行管理、监控和维护，以及历史数据的展示等。经现场运行验证，该系统能实现不同品牌机器人的统一监管，并且能够长时间稳定运行。
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  界面Ni₃Sn₄微观形貌演变对微焊点力学性能的影响

  邱超, 苏鹏, 秦建峰, 马玉琳, 任宁

  焊接. 2022, 0(3): 8-12,18. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211117002

  摘要 ( 137 ) PDF全文 ( 21 )   可视化   收藏

  针对Ni/(20 μm) Sn/Ni微焊点，研究界面金属间化合物(IMC) Ni₃Sn₄微观形貌演变及其对微焊点力学性能的影响，并对拉伸断口进行分析。结果表明，随着回流时间增加，Ni₃Sn₄ IMC厚度快速增加，其形貌也发生显著变化，由短棒状转变成长棒状，最后演变成块状；微焊点的抗拉强度表现为先减小、再持续增大的反常变化趋势，界面Ni₃Sn₄微观形貌演变成为主导因素，转变成长棒状的Ni₃Sn₄引起应力集中，造成微焊点的强度降低，继续转变成的块状Ni₃Sn₄增加了裂纹抗力，提高了抗拉强度。微焊点的断口形貌进一步证实了Ni₃Sn₄微观形貌演变对微焊点力学性能影响。
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  电致奥氏体增韧高强钢焊接热影响区机理

  陈章兰, 熊云峰, 李晓文, 王九龙

  焊接. 2022, 0(3): 13-18. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211102004

  摘要 ( 104 ) PDF全文 ( 23 )   可视化   收藏

  采用电脉冲处理FH690钢焊接热影响区，利用显微观察和和力学性能试验，分析了电脉冲效应对热影响区韧性的影响。缺口冲击试验结果表明电脉冲处理后热影响区的韧性增强，显微观察断口形貌呈塑性，电子背射衍射试验表明塑性相为奥氏体。在电脉冲作用下，脆性组元的大电阻产生集中的焦耳热和电流密度，依据Boltzmann分布规律，揭示了薄膜状奥氏体在电压梯度、温度梯度及其产生的压应力梯度综合作用下的形成机理。电脉冲作用斑点不超过0.2 mm，与经典焊后热处理韧化技术相比，显示了电脉冲韧化的局域性特征。
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  电源控制模式对镍片微电阻点焊过程的影响

  李浩东, 李光尧, 陈家兑, 杨凯

  焊接. 2022, 0(3): 19-25,40. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211123001

  摘要 ( 156 ) PDF全文 ( 18 )   可视化   收藏

  恒流控制模式是电阻焊电源最主要的控制模式，然而该模式在焊接初期能量输入较大，易导致不良焊接现象的发生与能量的浪费。为解决这一问题，文中以薄镍片为焊接对象，研究不同电源控制模式对接头形成过程、接头性能和过程能耗的影响。以抗剪强度作为焊点质量评价指标，采用正交试验研究工艺参数对接头抗剪强度的影响，并获得恒压、恒流和恒功率控制模式下的最优焊接工艺参数；对比研究不同模式下最优焊接工艺参数条件下试样的抗剪强度、熔核尺寸、接头形貌、动态电阻和能量消耗。结果表明，恒流、恒压和恒功率模式下均可获得抗剪强度、表面形貌和熔核尺寸相近的焊接接头，接头形成过程物理特征也相似；然而，恒压控制模式下焊接过程能耗仅为23.73 J，远小于恒流和恒功率模式的过程能耗，在实际生产中具有明显优势。
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  基于卷积神经网络X射线环焊缝缺陷检测

  张龙飞, 高炜欣, 冯小星

  焊接. 2022, 0(3): 26-34. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211110003

  摘要 ( 110 ) PDF全文 ( 28 )   可视化   收藏

  针对工业X射线焊缝图像对比度低、缺陷模糊且相对面积较小及难以识别的问题，设计了结合卷积神经网络的识别框架。根据缺陷图像特点，设计了对应的神经网络结构、卷积模板及池化模板的大小。在分析确定神经网络结构的基础上，卷积神经网络的灵敏度和训练算法也在文中一并给出。通过实例对神经网络结构进行了有效性的验证，缺陷检测准确率达97%，误报率仅为3%。同时，对适用于卷积神经网络进行识别的X射线焊缝图像进行了分析，发现灰度直方图有效信息跨度范围在50之上的卷积神经网络可以有效识别。文中所设计的神经络对X射线焊缝缺陷图像的识别可行、有效。
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  超声等离子焊接在液压支架修复工艺中的应用

  刘晓玲

  焊接. 2022, 0(3): 35-40. https://doi.org/10.12073/j.hj.20210924001

  摘要 ( 137 ) PDF全文 ( 17 )   可视化   收藏

  为提升液压支架修复的可靠性和经济性，对超声等离子焊接的应用效果进行了数值模拟和试验研究。根据所设计超声等离子弧焊系统的焊枪结构与焊接工艺参数建立了超声场有限元模型，基于COMSOL求解等离子气体的速度场、电弧密度场和声压场。对修复后的液压支架试样进行了显微硬度、残余应力及冲击韧性等力学性能测试。结果表明，超声波可在同等条件下将电弧压力提升20%以上，并在4 mm电弧直径内显著增强电流密度，有效减小热影响区范围和残余应力；等离子气体流速与电弧密度在靠近支架焊缝区域以近似相反的变化趋势分布，二阶特征频率振源能够在电极附近产生驻波；修复后支架的平均硬度和室温冲击吸收能量相比母材分别提升了44.6%和45.8%。
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  宏程序在机器人电阻焊厚度检测的应用及分析

  余稳胜, 刘楚生, 谈毅, 韩伟

  焊接. 2022, 0(3): 41-46. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211102001

  摘要 ( 182 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  在轿车车门翼板电阻焊过程中，针对机器人伺服焊枪经过多个焊点操作后工件间隙扩大和2层板材厚度增加造成的焊接质量下降问题，基于ANSYS有限元技术对B180H1烘烤硬化钢板电阻焊过程进行热传导数值模拟分析，探究板材厚度对焊接热传导效率及熔核直径大小的影响。运用FANUC伺服焊枪的板材厚度动态检测功能和宏程序跳转指令，在板材厚度极限值超出时停止机器人焊接程序并及时报警，减少板材间隙增大带来的飞溅和虚焊等缺陷，提高形核质量和焊接精度，保证轿车车门翼板电阻焊前后焊点质量的稳定。
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  消除应力回火对30CrMnSiNi2A真空电子束焊接头组织和力学性能的影响

  陈素明, 杨平, 贺韡, 张锰, 王文博, 张兵宪

  焊接. 2022, 0(3): 47-51,57. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211114001

  摘要 ( 104 ) PDF全文 ( 17 )   可视化   收藏

  针对30CrMnSiNi2A超高强度钢结构件真空电子束焊后消除应力回火工艺，开展了重复回火对锁底焊接接头最终热处理状态的组织与力学性能影响研究。试验结果表明，焊接零件分别经过一次、三次消除应力回火，其最终态拉伸性能与直接最终热处理30CrMnSiNi2A原材料相比有少量提升，同时焊缝的拉伸性能略高于母材；原材料、一次消除应力焊件、三次消除应力回火焊件终态显微组织均为板条状马氏体，除组织均匀性和马氏体形貌略微变化外，无显著的组织及成分差异；相比于母材的疲劳极限，一次消除应力回火接头疲劳极限降低了11%，三次消除应力回火接头疲劳极限降低了18%。
专题综述
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  核电异种金属焊接材料及方法研究现状

  冯杰才, 刘树磊, 骆传万, 魏连峰, 姜梦, 田应仲

  焊接. 2022, 0(3): 52-57. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211001001

  摘要 ( 218 ) PDF全文 ( 59 )   可视化   收藏

  异种金属焊接接头开裂是导致核电事故的主要原因，急需开发新材料新技术，提高焊缝质量。传统电弧焊方法存在效率低、热输入大和变形严重等问题。窄间隙电弧焊的热输入、填充量、变形量等都比传统电弧焊低。与窄间隙电弧焊相比，窄间隙激光填丝焊坡口更窄、热输入更低、变形更小、精度更高。研究表明，窄间隙激光填丝焊可获得满足核电压力容器制造要求的焊缝，有望成为异种金属连接新方法。然而，现有窄间隙激光填丝焊采用常规激光及单焊丝填充，仍存在3个主要问题：一是界面容易产生未熔合问题；二是熔融金属粘度大，熔池流动性差，合金元素分布不均匀；三是低熔点共晶相沿晶界析出过多，无法兼顾焊缝抗液化裂纹、应力腐蚀裂纹和高温失塑裂纹能力。研究表明，焊接热源和焊材是解决上述问题的2个关键因素。
生产应用
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  低硬度P91钢现场安全性评价及更换技术

  马志宝, 蔡文河, 李炜丽, 林宗贺, 董树青, 李飞

  焊接. 2022, 0(3): 58-64. https://doi.org/10.12073/j.hj.20211210002

  摘要 ( 318 ) PDF全文 ( 19 )   可视化   收藏

  在役火电机组主汽、热段系统存在大量低硬度P91管道，P91钢的高温持久强度随硬度下降呈下降趋势，160 HB硬度P91在540℃下的屈服强度和抗拉强度分别下降了57%和33%，外推1×10⁵ h的持久强度相较推荐值降低一半，低硬度P91管道存在较大的运行风险，需要进行寿命评估或更换处理。对于已经处于硬度下限的P91钢管道进行焊接和热处理时，控制其硬度下降量是关键。文中对某电厂低硬度P91主气管道进行硬度检测与校核、剩余寿命计算及更换处理等全流程的试验研究。结果表明，当现场检验P91钢里氏硬度值低于160 HB时，建议采用便携式链式布氏硬度计进行校核，较为准确；采购新的P91管道硬度建议在200～230 HB之间，为焊接和焊后热处理留下余量；通过对热处理设备控温仪表进行校准，焊后热处理工艺参数进行优化调整等措施，可将P91焊缝近缝区母材硬度下降量控制在10 HB以内，为火电机组低硬度P91钢管道的综合处理提供技术参考。