2023年, 第0卷, 第8期　
刊出日期：2023-08-30

  

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试验研究
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  TC17线性摩擦焊界面温度分析与测量

  杜随更, 陈虎, 胡弘毅, 李菊

  焊接. 2023, 0(8): 1-5. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220414004

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  焊接过程中的界面温度是研究接头组织形成变化机理的关键参量。根据线性摩擦焊接过程准稳定摩擦阶段焊件中（不包括飞边）准稳定温度场基本保持不变，所产生的热量主要被飞边带走的特点，通过理论分析，求解出了线性摩擦焊接过程准稳定摩擦阶段焊接界面的平均温度，利用半自然热电偶实际测量了TC17钛合金线性摩擦焊接时的焊接界面不同位置的温度变化。结果表明，典型参数下TC17准稳定摩擦阶段焊接界面的实测温度大约为1 228 ℃，焊后冷却至500 ℃的速度约52 ℃/s，准稳定摩擦阶段焊接界面中心点和边缘点的温度相差不超过10 ℃，界面中心点的升温速率以及降温速率均高于边缘点，测量值与理论计算值相差不超过10%。
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  42CrMo/GH4169异种金属惯性摩擦焊工艺

  张春波, 袁明强, 周军, 全威, 孙佳佳, 乌彦全, 王志永

  焊接. 2023, 0(8): 6-13. https://doi.org/10.12073/j.hj.20230701001

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  主要采用惯性摩擦焊技术对中碳调质钢42CrMo和镍基高温合金GH4169进行连接成形，借助光学电子显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、显微硬度仪及电子拉伸试验机研究不同惯量条件下的焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明，当惯量为168 kg·m²时，42CrMo和GH4169惯性摩擦焊接头飞边成形较好，去除飞边后无明显缺陷；焊缝界面两侧区域均发生动态再结晶，且观察到了5 μm厚的不均匀金属间化合物（Ni-Fe-Cr，Ni₃Al）和碳化物层（NbC，TiC），这就使得焊缝界面处的显微硬度峰值达691 HV1.0；通过接头拉伸性能试验，168 kg·m²惯量下的试样室温拉伸和高温拉伸（540 ℃）断裂位置均发生在42CrMo母材侧，断口形貌观察为典型的韧性断裂，室温抗拉强度达1062.5 MPa，高温抗拉强度达687.5 MPa，均与42CrMo母材相当，这说明了界面处形成的金属间化合物和碳化物层促进了接头界面材料的冶金结合，有效的提高了焊接接头的力学性能。
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  基于改进灰狼算法优化SVM的机器人坡口类型识别

  吕学勤, 龙力源, 何香还, 谢承志, 廉杰, 张敏, 方健

  焊接. 2023, 0(8): 14-21,36. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220507001

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  基于双目视觉传感器的机器人移动平台建立图像采集系统，研究了一种改进的灰狼算法和最小化参数策略结合，来优化支持向量机，实现对不同焊缝类型进行识别。首先，在灰狼算法中引入佳点集理论生成初始种群，减少灰狼种群种类数，为算法全局搜索的快捷和稳定性奠定基础。然后，在分类器SVM中引入非线性收敛因子，并结合最小化参数的策略，加强最优参数的泛化能力。最后，通过基于最优参数建立的SVM模型进行焊缝类型识别试验。证明了改进算法优化的SVM模型相对于粒子群算法、遗传算法、布谷鸟算法和基本灰狼算法，在识别准确率和优化速度方面都有了较大的提升。
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  基于SAX算法的CMT增材制造缺陷在线监测

  王宏民, 叶浩槐, 宋莹莹, 王建生, 邓辅秦, 潘增喜

  焊接. 2023, 0(8): 22-28,36. https://doi.org/10.12073/j.hj.20221215003

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  针对增材制造过程中形成的缺陷会对工件造成不可逆的影响，分析了冷金属过渡（Cold metal transfer, CMT）增材制造过程的焊接电流信号和焊接电压信号，提出了一种基于时间序列算法的CMT增材制造缺陷在线监测方法。设置不同的焊接工况，收集良好组和缺陷组的原始焊接电流和焊接电压信号，使用SAX（Symbolic aggregate approximation）算法对数据进行预处理。使用随机森林模型对数值型数据再分类，达到实时监测的效果；同时为突出SAX算法的优越性，设置对比试验组，将原始的焊接电流数据直接放入随机森林模型进行分类。结果表明，原始焊接电流组的测试集准确率为80%，SAX算法数据预处理组的测试集准确率为96%。
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  面向电子器件平行封装的精密微电阻缝焊电源设计

  熊明权, 张瑞, 黄海松, 杨凯

  焊接. 2023, 0(8): 29-36. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220424001

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  为满足电子器件微型化对焊接能量精细化控制的要求，设计了一种高频逆变式微电阻缝焊电源，采用绝缘栅双极型晶体管IGBT模块搭建高频逆变电路，逆变频率达到10 kHz，缩短了能量输出调控时间，提高了脉冲输出频率。为提高系统运算能力，设计了基于双MCU构架的全数字化控制系统，实现了PWM（Pulse width modulation）及输出能量波形的数字化控制。文中对电源负载特性进行了分析，针对焊接过程中的分流、过熔等现象，设计了五阶段输出波形方案，提出了恒流、恒压、恒功率输出控制模式，采用模糊自适应PID智能控制算法实现了多阶段脉冲能量的稳定输出。结果表明，研制的焊接电源在使用智能控制算法进行平行封装焊接时能有效控制输出能量，具有良好的稳定性，通过对焊接电流、时间、脉冲数等参数的精确控制，可实现输出能量、波形的精准控制，同时获得美观、致密性好的鱼鳞纹焊缝，无明显缺陷。
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  基于飞秒激光的钛合金表面微纳米结构制备及腐蚀行为

  曾俊谚, 庄园, 杨涛, 钟玉婷, 杨响明

  焊接. 2023, 0(8): 37-43. https://doi.org/10.12073/j.hj.20230519003

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  针对海洋深潜服役环境下钛合金的腐蚀失效问题，采用飞秒激光刻蚀技术在钛合金表面制备耐腐蚀的超疏水微纳米结构。探究激光刻蚀参数对表面刻蚀结构的影响机理，以及表面微纳米结构、疏水性能、盐雾腐蚀行为的交互影响规律。结果表明，飞秒激光刻蚀的表面微纳米结构，可以将空气截留于结构之间，并在液体与基底材料之间形成空气保护膜。气膜结构对液体的支撑力提高了钛合金表面的疏水能力，减少了腐蚀性液体与基底金属的接触时间与接触面积，进一步提高钛合金的耐腐蚀性能。
专题综述
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  7xxx高强铝合金熔化焊研究进展

  王龙权, 尹天天, 张岩, 宋闽, 张基隆, 曲畅

  焊接. 2023, 0(8): 44-54. https://doi.org/10.12073/j.hj.20230417002

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  针对7xxx高强铝合金的焊接研究现状，主要从TIG，MIG，激光焊及激光−电弧复合焊4类熔化焊工艺进行了介绍；从焊接缺陷、焊缝成形、接头软化、疲劳性能及耐蚀性等方面详述了7xxx高强铝合金熔化焊过程中存在的问题。对于7xxx高强铝合金的TIG，MIG，激光焊及激光−电弧复合焊，焊接缺陷、焊缝成形质量差及接头中强化相熔解等因素都会导致接头发生软化、耐蚀性变差及疲劳寿命降低；通过优化焊接工艺参数，减少焊接缺陷，改善焊缝成形质量，有利于改善接头的软化、耐蚀性差及疲劳寿命低等问题。选用合适的焊丝（含Ti，Zr元素及Er，Sc稀土元素）使焊缝产生沉淀强化、细晶强化及固溶强化，可改善接头软化的问题；采用适当的焊后热处理，改善强化相的尺寸、形态及分布状态，也可改善接头软化的问题；而采用适当的焊后热处理，还可以改善接头的耐蚀性。
生产应用
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  电机铜铝接线端子失效机理

  李燕, 赖云亭, 张忠伟, 左敦桂

  焊接. 2023, 0(8): 55-59. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220513001

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  铜铝接线端子可以降低构件重量和成本、发挥各自材料的性能优点，是现役电力系统中重要的连接部件，在电力系统中应用广泛。针对某电厂运行6年后发生开裂的电动泵电机铜铝接线端子，分别通过宏观检查、化学成分分析、金相检验、扫描电镜分析和X射线衍射分析等试验进行原因分析。结果表明，接线端子接头存在焊接工艺控制不良，导致接头存在塑性变形不完全、铜夹渣、孔洞等缺欠。在服役过程中，腐蚀介质在上述缺欠处聚集进而发生电化学腐蚀，裂纹萌生并进一步扩展。
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  IVOSTUD螺柱焊异常横焊缺陷分析及优化

  孙德能, 毛中正, 张明, 孟松

  焊接. 2023, 0(8): 60-64. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220621001

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  螺柱焊技术作为一类将螺柱或柱状金属焊接在金属表面的特种焊接工艺方法，在汽车生产制造中有广泛应用，在一些豪华车上通过螺柱焊焊接的螺柱数量高达三四百颗。文中针对艾沃斯达特（IVOSTUD）公司的螺柱焊枪进行研究，结合北京奔驰汽车车身生产过程中使用该设备进行螺柱焊接产生的一系列问题进行系列化的研究分析和模拟测试，对设备遇到的诸多问题提出有效解决方案，并具体到现场实施，经过一段时间的验证被证明有效。文中是对以上模拟测试过程和研究分析结论进行的总结提炼，一方面是与使用此螺柱焊枪的其他同行进行经验分享和技术交流，另外文中所采用的问题解决分析策略和试验验证测试手段亦值得与生产制造相关的技术工程师做参考借鉴和交流讨论。