检索结果-内蒙古大学图书馆

焊接学报 2025年第1期46卷 8-14页

作者：蒋凡房世童张国凯陈树君李天明徐斌北京工业大学汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124

变极性等离子弧焊接(variable polarity plasma arc welding,VPPAW)过程中匙孔状态,特别是背面匙孔状态是决定焊缝成形质量的核心要素.在实际焊接过程中,背面放置传感器检测匙孔状态存在难度.文中提出了一种基于匙孔前壁面反光的等离子... 详细信息

变极性等离子弧焊接(variable polarity plasma arc welding,VPPAW)过程中匙孔状态,特别是背面匙孔状态是决定焊缝成形质量的核心要素.在实际焊接过程中,背面放置传感器检测匙孔状态存在难度.文中提出了一种基于匙孔前壁面反光的等离子弧焊接背面匙孔正面检测方法.在合适的拍摄角度下,该方法可以同时获得正面匙孔图像和背面匙孔在前壁面的反光成像.通过不同焊接电流下的工艺试验,建立了焊接质量与匙孔反光形态的联系.随着焊接电流的增大,检测到的前壁面匙孔图像位置逐渐向上偏移.焊接出现切割时,背面匙孔反光形态消失;干扰稳定焊接状态,背面匙孔反光形态同时发生改变.匙孔稳定与否与焊接状态稳定直接关联.背面匙孔在前壁面的反光成像状态受焊接状态和熔池状态影响.为等离子焊接正面检测焊接质量提供了指导意义.

关键词：等离子弧焊接匙孔焊接质量反光

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基于被动视觉的铝合金TIG焊缝成形监测

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焊接学报 2025年第4期46卷 32-40页

作者：盖胜男王玉许斌王凯肖珺陈树君北京工业大学智能成形装备与系统研究所汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124

薄板铝合金对接焊过程中母材受接头间隙波动、受热与散热不均等影响,焊缝易出现不良成形.文中选择被动视觉的传感方式,拍摄包含熔池动态变化的正面焊接图像,建立了厚度为3 mm的薄板铝合金对接钨极氩弧焊(tungsten inert gas,TIG)焊缝成... 详细信息

薄板铝合金对接焊过程中母材受接头间隙波动、受热与散热不均等影响,焊缝易出现不良成形.文中选择被动视觉的传感方式,拍摄包含熔池动态变化的正面焊接图像,建立了厚度为3 mm的薄板铝合金对接钨极氩弧焊(tungsten inert gas,TIG)焊缝成形图像数据库.提出了双层串联焊缝成形预测网络模型,预测未熔透、正常熔透、过熔透、焊穿、左错边和右错边等焊缝成形状态,第1层焊缝成形预测网络做出焊穿、左错边、右错边3类不规则成形预测和正常焊缝成形预测,第2层焊缝熔透预测网络进一步对正常焊缝成形分类的图像做出未熔透、正常熔透和过熔透预测.使用不同数据集分别训练模型,图像增强数据集表现最优,模型整体预测精度可达到95%.设置接头变间隙、变散热和错边扰动焊接试验,验证模型可实现图像序列下6类不同焊缝成形状态的准确分类.

关键词：焊缝成形被动视觉图像分类深度学习

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基于深度学习的短周期拉弧螺柱焊接质量检测

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现代制造工程 2025年第1期 87-93页

作者：周鑫赵凯悦刘嘉陈成伟北京市产品质量监督检验研究院北京101300 北京工业大学材料与制造学部汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124 青岛信芯微电子科技公司青岛266100

为了提高汽车车厢的密封性,通常采用短周期螺柱焊接方法来固定螺柱,以减少开孔的数量。然而,破坏性实验作为目前主要的评估方法,存在检测效率低和无法检测在役焊接接头问题的缺点;因此,提出了一种基于焊接过程动态参数和焊缝图像相结合... 详细信息

为了提高汽车车厢的密封性,通常采用短周期螺柱焊接方法来固定螺柱,以减少开孔的数量。然而,破坏性实验作为目前主要的评估方法,存在检测效率低和无法检测在役焊接接头问题的缺点;因此,提出了一种基于焊接过程动态参数和焊缝图像相结合的螺柱焊接质量检测方案。为解决动态参数不合格样本数量不足的问题,提出了一种基于距离权重的数据增强算法。同时,设计了一个深度学习模型,结合焊接过程中动态参数信号的特点,采用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)和长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)相结合的方法实现了螺柱焊接质量检测。实验证明,提出的动态参数和焊缝图像相结合的检测方案能够将缺陷螺柱的识别准确率提高至95.33%;因此,基于动态参数和焊缝图像的短周期螺柱焊接质量检测方法具有较高的检测精度,为实际工程应用提供了一种有效的质量检测方法。

关键词：短周期螺柱焊数据增强深度学习质量检测

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电弧热丝变极性等离子弧增材制造铝合金成型尺寸预测

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稀有金属材料与工程 2019年第2期48卷 524-530页

作者：卢振洋刘峰蒋凡陈树君余旭李方北京工业大学汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124

电弧热丝变极性等离子弧(arcing-VPPA)对传热与传质的可靠控制使其在电弧增材制造方面拥有独特的优点。针对单道多层铝合金堆砌试样,利用二次通用旋转组合方法针对性地设计了单壁墙试验样本,通过多次回归方程建立了单壁墙成型尺寸与工... 详细信息

电弧热丝变极性等离子弧(arcing-VPPA)对传热与传质的可靠控制使其在电弧增材制造方面拥有独特的优点。针对单道多层铝合金堆砌试样,利用二次通用旋转组合方法针对性地设计了单壁墙试验样本,通过多次回归方程建立了单壁墙成型尺寸与工艺参数之间关系的数学模型。结果表明,模型能够较好地预测单壁墙的熔敷尺寸,真实值与拟合值基本一致。同时发现,等离子电流、行走速度、送丝速度对层高的影响较为明显,且等离子电流与焊接速度对层高的影响存在交互作用;而对熔宽影响较明显的是等离子电流、变极性脉冲MIG电流以及焊接速度。同时分析了增材成型熔宽尺寸稳定性控制策略,发现等离子电流以等差数列排序的控制方案在增材宽度的稳定性控制上具有明显优势。

关键词：电弧热丝VPPA 增材制造二次通用旋转组合模型尺寸预测调控方案

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脉冲电流辅助等离子弧焊Al-Mg合金晶粒细化机理

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金属学报 2024年第3期60卷 323-332页

作者：袁涛赵晓虎蒋晓青任学磊李博阳北京工业大学汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124

在焊接热处理过程中,通过施加电流脉冲对熔池附加的振动效果可以有效改善焊缝成形差、晶粒粗大等问题。本工作通过对常规焊缝、传统脉冲电流焊缝以及复合脉冲电流焊缝的晶粒尺寸分析,探讨了脉冲电流对Al-Mg合金组织细化的影响及晶粒细... 详细信息

在焊接热处理过程中,通过施加电流脉冲对熔池附加的振动效果可以有效改善焊缝成形差、晶粒粗大等问题。本工作通过对常规焊缝、传统脉冲电流焊缝以及复合脉冲电流焊缝的晶粒尺寸分析,探讨了脉冲电流对Al-Mg合金组织细化的影响及晶粒细化的机制。对于传统脉冲电流,当频率由0 Hz升高到100 Hz时,平均晶粒尺寸由78.2μm降至53.3μm,细化程度提高约30%。在传统脉冲电流波形上复合了低频脉冲电流后,晶粒尺寸最小可达到48.2μm,细化效果达到近40%。对各焊缝区显微组织的EBSD结果表明,施加脉冲电流后小尺寸晶粒分布明显增加,且大角度晶界占比明显增加。热力学以及EDS分析结果表明晶粒细化的主要机制为枝晶破碎。

关键词：等离子弧焊 Al-Mg合金复合脉冲电流晶粒细化枝晶破碎

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基于标准温度法的电弧高温区自动判别研究

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光谱学与光谱分析 2019年第2期39卷 370-376页

作者：蒋凡李元锋陈树君李诚北京工业大学汽车结构部件与先进制造技术教育部工程研究中心北京100124

在电弧等离子体的光谱诊断中,标准温度法测温原理与目前先进的图像传感技术相结合,通过特征谱图像完成电弧全场温度信息采集,因其良好的时、空分辨率而被广泛应用于电弧温度测量。但是谱线的发射系数与等离子体温度不是单调变化关系,传... 详细信息

在电弧等离子体的光谱诊断中,标准温度法测温原理与目前先进的图像传感技术相结合,通过特征谱图像完成电弧全场温度信息采集,因其良好的时、空分辨率而被广泛应用于电弧温度测量。但是谱线的发射系数与等离子体温度不是单调变化关系,传统标准温度法选取一条ArⅠ谱线完成对电弧等离子体的测量,在电弧内部的高温电离区域产生谱线辐射强度降低的现象,需要人为判定电弧不同位置所处的温度区间才能完成温度的计算,整个过程无法通过软件自主完成。针对此问题,根据电弧等离子体的局部热力学平衡条件,探索一种基于双特征谱线的标准温度法测温原理,通过融合电弧在外层低温区域聚集的Ar原子发出的ArⅠ谱线发射系数场,和在高温区域的Ar一次电离离子所发出的ArⅡ特征谱线发射系数场,将达到ArⅠ谱线标准温度的位置处的ArⅡ谱线发射系数作为电弧不同温度区域的判定依据,完成电弧等离子体高温区域的自动判别,继而应用ArⅠ谱线发射系数与温度对应关系在电弧高、低温区域分别计算电弧温度,消除单一的ArⅠ谱线发射系数场暗区给计算带来的不利影响;设计并搭建了一种镜前分幅采集系统,其中分光镜将弧光等能量分成两束,利用两组反射镜和窄带滤光片建立起两路光学通道,使CMOS在一次曝光中完成两组电弧特征谱图像的采集,并且两幅图像的采集时刻、焦距、光圈等拍摄参数完全一致,达到良好的时间、空间一致性,从而减小谱线融合时误差的输出,满足了原位获取两组电弧特征谱图像的需求;为验证测量系统可行性以及后期的电弧图像提取,以黑白棋盘为标靶,用Harris算子对系统采集的图像进行扫描,根据角点坐标证明系统所采集的两幅图像具有良好的一致性,并且据此将两幅图像做归一化处理,以便后期的电弧特征谱图像的提取;通过假设所测电弧等离子具有轴对称属性,以CMOS所采集的特征谱图像亮度信息作为电弧发射系数场在不同角度下的投影依据,经过中值滤波降噪后,利用ML-EM迭代重建算法求解电弧的三维发射系数分布。实验中,选择受自吸收效应影响较小的ArⅠ696.5nm谱线和ArⅡ480.6nm谱线为测量目标,并且在696.5nm谱线的光通路中加入OD0.4的中性减光片,使两幅特征谱图像的最高亮度值保持一致。选取150A焊接等离子弧为测量对象,经ML-EM法三维还原后,将两条谱线发射系数场等像素融合,在ArⅠ谱线发射系数达到最大值的像素点位置处,ArⅡ谱线发射系数达到εrp,判定ArⅡ谱线发射系数大于εrp的像素点位置为电弧高温区域,其余位置为低温区域,最终在不同温度区域自动完成焊接等离子弧的温度计算。实验结果表明696.5nm谱线和480.6nm谱线发射系数场融合后可以自动识别电弧高温区域,继而完成电弧等离子体的自动测量,为电弧温度实时监测的实现提供更多可能。

关键词：焊接电弧等离子体标准温度法电弧温度场

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变极性等离子弧焊电弧物理特性的数值模拟

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金属学报 2017年第5期53卷 631-640页

作者：陈树君徐斌蒋凡北京工业大学机电学院汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124

基于磁流体动力学及Maxwell方程组,建立了变极性等离子电弧的三维瞬态计算模型,依据变极性等离子弧焊对铝合金板材穿孔焊接过程的物理特性,提出了随电弧极性变化的分时导电模型,通过计算得到了变极性等离子电弧的温度场、流场、电流密... 详细信息

基于磁流体动力学及Maxwell方程组,建立了变极性等离子电弧的三维瞬态计算模型,依据变极性等离子弧焊对铝合金板材穿孔焊接过程的物理特性,提出了随电弧极性变化的分时导电模型,通过计算得到了变极性等离子电弧的温度场、流场、电流密度和电弧压力的分布情况,以及电弧压力随时间的变化过程。通过实验测量了工件表面电弧中心压力,得到了不同极性时的电弧形态。结果表明:相同电流条件下,正极性时电弧温度场分布比反极性时更加分散,但正极性时电弧最高温度范围小于反极性时;反极性电弧压力和电流密度在电弧中心处均大于正极性,在径向距电弧中心一定距离处,2种极性时的电弧压力和电流密度的大小出现反转;电弧压力对焊接电流响应迅速,正极性电弧压力小于反极性电弧压力,焊接电流过零时,电弧压力会降低到较低的值,电流增加时电弧压力变化存在"过冲"现象;对实验与计算得到的变极性等离子电弧正反极性时电弧图像和工件表面电弧中心压力进行了对比,结果吻合良好。

关键词：变极性等离子电弧三维模型数值模拟

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镁合金焊缝液化裂纹敏感性及预测方法探究

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金属学报 2018年第12期54卷 1735-1744页

作者：陈树君王宣袁涛李晓旭北京工业大学机电学院汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124

以AZ31与AZ91镁合金为母材,AZ61与AZ92镁合金为填充焊丝,利用冷金属过渡焊接(CMT)方法进行横向拘束环行焊缝裂纹实验,探究AZ系列镁合金部分熔化区的液化现象,并结合液化裂纹产生机理提出一种定性判断镁合金液化裂纹敏感性的方法。结果表... 详细信息

以AZ31与AZ91镁合金为母材,AZ61与AZ92镁合金为填充焊丝,利用冷金属过渡焊接(CMT)方法进行横向拘束环行焊缝裂纹实验,探究AZ系列镁合金部分熔化区的液化现象,并结合液化裂纹产生机理提出一种定性判断镁合金液化裂纹敏感性的方法。结果表明,焊接过程中,AZ91镁合金焊缝边缘发生了g (Mg17Al12)相与富Mg a相的共晶反应,产生了液相,形成了部分熔化区;在AZ31镁合金中不存在g (Mg17Al12)相,液化现象不明显,部分熔化区较小。同时,提出了基于二元合金相图的镁合金液化裂纹敏感性判断方法,以判断镁合金母材和焊丝成分对焊缝部分熔化区液化裂纹敏感性的影响规律,即,母材为AZ91时的液化裂纹敏感性比母材为AZ31时更高,焊丝为AZ92时的液化裂纹敏感性较焊丝为AZ61时更低。

关键词：镁合金 CMT-MIG 液化裂纹敏感性预测化学成分

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5E61铝合金VPPAW焊接接头性能分析

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焊接学报 2018年第2期39卷 19-23,129,130页

作者：闫朝阳蒋凡陈树君卢振洋北京工业大学汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124

采用变级性等离子焊机(variable polarity plasma arc welding,VPPAW)穿孔等离子立焊的焊接方法,以牌号为5356和5E61的焊丝作为填充材料,对板厚为4 mm的5E61铝合金进行了焊接试验.结果表明,在规定焊接参数条件下,可以获得优良的焊接接头... 详细信息

采用变级性等离子焊机(variable polarity plasma arc welding,VPPAW)穿孔等离子立焊的焊接方法,以牌号为5356和5E61的焊丝作为填充材料,对板厚为4 mm的5E61铝合金进行了焊接试验.结果表明,在规定焊接参数条件下,可以获得优良的焊接接头.对焊接接头观察发现,焊缝组织细小均匀,熔合区组织相比焊缝区有一定的粗化.对力学性能测试分析,若使用5356焊丝,在焊缝区由于金属元素被烧损蒸发,降低焊接接头强度;焊缝区填充5E61焊丝,部分Er元素以相的形式析出,其晶胞尺寸与铝基体很接近且错配度小,从而提高焊接接头的力学性能;虽焊接接头力学性能有所下降,但总体硬度均达到母材硬度的85%以上.

关键词：等离子弧焊铝合金力学性能硬度

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2219铝合金激光驱动GMAW熔滴过渡行为

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焊接学报 2019年第3期40卷 59-64,I0004页

作者：贾亚洲肖珺陈树君温涛北京工业大学汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124

以2219铝合金为研究对象,搭建了激光驱动GMAW熔滴过渡试验系统,采用高速摄像系统拍摄熔滴过渡行为,分析了激光的加入对熔滴过渡行为的影响.结果表明,通过改变工艺参数,激光的加入改变了熔滴的受力状态从而改变了熔滴过渡模式和飞行轨迹... 详细信息

以2219铝合金为研究对象,搭建了激光驱动GMAW熔滴过渡试验系统,采用高速摄像系统拍摄熔滴过渡行为,分析了激光的加入对熔滴过渡行为的影响.结果表明,通过改变工艺参数,激光的加入改变了熔滴的受力状态从而改变了熔滴过渡模式和飞行轨迹.脉冲激光作用在熔滴缩颈处形成的蒸发反力可以有效促进熔滴过渡,得到"一脉一滴"的射滴过渡形式,提高熔滴过渡频率和熔滴过渡的稳定性,同时能够有效改善焊缝成形解决铝合金焊接射滴过渡工艺区间窄,对母材热输入高以及焊接过程稳定性差等问题.

关键词：激光驱动铝合金焊接熔滴过渡高速摄像

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