电弧光谱信息在焊接质量检测上的应用研究 被引量：7

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作者 李志勇 顾小燕 +1 位作者 李桓 杨立军 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期711-715,共5页

通过采集TIG，MIG焊接过程的光谱辐射信息，基于等离子体辐射的基础理论，对其焊接电弧辐射进行了分析，TIG焊与MIG焊的光谱分布由于气氛中金属元素浓度的差别，辐射强度和分布都存在较大差别：MIG焊不仅金属线谱数量多，辐射强度比TIG... 通过采集TIG，MIG焊接过程的光谱辐射信息，基于等离子体辐射的基础理论，对其焊接电弧辐射进行了分析，TIG焊与MIG焊的光谱分布由于气氛中金属元素浓度的差别，辐射强度和分布都存在较大差别：MIG焊不仅金属线谱数量多，辐射强度比TIG焊大，且随熔滴过渡波动明显。针对其光谱分布和变化特点，选择了特征谱段，用于焊接质量的检测；对于TIG焊选取线谱聚集的紫外区辐射（230-300nm），对于MIG焊选取以连续辐射为主的可见光区辐射（570～590nm），建立了不同焊接方法下，焊接电弧光谱信息在焊接质量检测上的应用理论基础。还进一步通过在焊接过程中预设干扰因素，采集焊接过程在特征谱段的信号，对选择谱段的试验验证表明：基于建立的理论基础，可以有效地利用焊接电弧光谱信息，对焊接质量及焊接过程干扰因素实现判识，特征谱段的信号具有很好的信噪比。 展开更多

关键词 焊接电弧 光谱信息 焊接质量 干扰因素 TIG焊 MIG焊

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AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-TiC涂层组织和性能的研究 被引量：7

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作者 孙琪 李志勇 +3 位作者 张英乔 杨柳青 刘车凯 程凯岐 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期40-44,共5页

目的研究Al-TiC涂层组织和性能的特性,以提高镁合金涂层的硬度和耐蚀性能。方法采用Nd:YAG固体激光器,在AZ91D镁合金表面通过激光熔覆制备Al-TiC涂层,采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站,对熔覆层的组织形貌、物相... 目的研究Al-TiC涂层组织和性能的特性,以提高镁合金涂层的硬度和耐蚀性能。方法采用Nd:YAG固体激光器,在AZ91D镁合金表面通过激光熔覆制备Al-TiC涂层,采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站,对熔覆层的组织形貌、物相结构、显微硬度和耐蚀性能进行测定和分析。结果 Al-TiC涂层的主要组成相有AlTi_3(C,N)_(0.6),Al_3Mg_2,Mg_2Al_3,Al和TiC等。激光熔覆层的厚度约为0.35 mm,表面成型良好,结合层晶粒细小,熔覆层与镁合金基体之间结合良好,呈大波浪形。熔覆层试样的平均显微硬度为224HV,约为基体显微硬度(62HV)的4倍,由此表明熔覆层对镁合金硬度有明显的增强作用。镁合金基体的自腐蚀电位为-1.475 V,自腐蚀电流密度为7.556×10^(–5) A/cm^2,熔覆层试样的自腐蚀电位为-1.138V,自腐蚀电流密度为4.828×10^(–5) A/cm^2,与镁合金基体相比,熔覆层的腐蚀电位值增加,腐蚀电流密度值变小,熔覆层的耐蚀性能得到提高。结论采用激光熔覆技术,能够在AZ91D镁合金基体表面制备Al-TiC涂层,由于硬质相AlTi_3(C,N)_(0.6),Al_3Mg_2,Mg_2Al_3,TiC等的存在,熔覆层的显微硬度和耐蚀性能显著提高。 展开更多

关键词 激光熔覆 镁合金 Al-TiC涂层 金属陶瓷 显微硬度 耐蚀性

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坡口角度及焊丝偏移量对钛/铝冷弧MIG焊接头显微组织与力学性能的影响 被引量：3

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作者 魏守征 王志英 +1 位作者 任晓鹏 王建国 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期59-66,I0004,I0005,共10页

采用SAl 5183焊丝对TA2钛/5A05铝进行脉冲冷弧MIG焊.研究钛侧坡口角度θ及焊丝偏移量d对接头成形及显微组织与力学性能的影响.结果表明,坡口角度过小时,接头上部钛局部熔化而根部结合不良,Ti/Al界面组织差异大;坡口角度过大则出现焊缝下... 采用SAl 5183焊丝对TA2钛/5A05铝进行脉冲冷弧MIG焊.研究钛侧坡口角度θ及焊丝偏移量d对接头成形及显微组织与力学性能的影响.结果表明,坡口角度过小时,接头上部钛局部熔化而根部结合不良,Ti/Al界面组织差异大;坡口角度过大则出现焊缝下塌;坡口角度在30°~45°范围内,Ti/Al界面组织差异小且结合良好.焊丝偏向钛侧时,接头上部钛局部熔化而根部结合不良,Ti/Al界面组织差异大;焊丝向铝侧偏移过大则出现焊缝下塌;焊丝偏铝侧0~1 mm时,Ti/Al界面组织差异小且结合良好.试验获得的优化工艺为坡口角度θ=35°,焊丝偏铝d=0.5 mm.最佳工艺下,接头上部Ti/Al钎焊界面形成了Ti_(3.3)Al和TiAl_(3)两层金属间化合物;接头下部则通过形成一层TiAl_(3)实现钎焊结合;接头平均抗拉强度达198 MPa.创新点:(1)揭示了坡口角度及焊丝偏移量对钛/铝冷弧MIG焊接头成形、Ti/Al界面组织特性及接头抗拉强度影响规律.(2)揭示了优化工艺下钛与铝异种金属冷弧MIG焊结合机理. 展开更多

关键词 冷弧MIG焊 坡口角度 焊丝偏移量 显微组织 力学性能

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大功率YAG激光-MAG复合热源的光谱诊断与分析 被引量：5

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作者 李志勇 王威 +1 位作者 王旭友 李桓 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期3127-3131,共5页

大功率YAG激光-MAG复合热源具有广泛的工业应用前景,其等离子体状态的诊断对于指导复合热源发展方向、优化复合参数具有重要意义。通过建立的中空探针光谱扫描系统,采用荷兰Avaspec-FT-2快速数字光谱仪,横向扫描焊接电弧等离子体,采集YA... 大功率YAG激光-MAG复合热源具有广泛的工业应用前景,其等离子体状态的诊断对于指导复合热源发展方向、优化复合参数具有重要意义。通过建立的中空探针光谱扫描系统,采用荷兰Avaspec-FT-2快速数字光谱仪,横向扫描焊接电弧等离子体,采集YAG激光-MAG复合等离子体不同空间位置的光谱;通过计算得到其特定辐射谱段的空间分布,对比激光复合前后等离子体辐射的变化;并结合高速摄像照片,探讨其耦合机理。进一步选取特定谱线(FeⅠ),采用Boltzmann图法对复合热源等离子体的空间电子温度进行计算;研究结果表明,YAG激光-MAG电弧复合后,等离子能量更靠近熔池,集中作用于焊接试板,其能量作用区域展宽;在电弧中心区造成电子温度上升。 展开更多

关键词 YAG激光 MAG焊 复合热源 光谱 Boltzmann图法

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不同参数钢和铝TIG焊电弧光谱辐射分析 被引量：5

5

作者 李志勇 王宝 +1 位作者 李桓 杨立军 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期49-52,56+115,共6页

通过调整焊接参数,对不同焊接参数下(弧长、电流、气流量),钢(直流正接)和铝(直流反接)TIG焊电弧的光谱分布信息进行了采集,研究不同焊接参数下焊接电弧光谱信息的变化规律。结果表明,钢TIG焊过程中,不同谱段辐射强度会随弧长增加而增加... 通过调整焊接参数,对不同焊接参数下(弧长、电流、气流量),钢(直流正接)和铝(直流反接)TIG焊电弧的光谱分布信息进行了采集,研究不同焊接参数下焊接电弧光谱信息的变化规律。结果表明,钢TIG焊过程中,不同谱段辐射强度会随弧长增加而增加,但在弧长较长时与较短时变化规律不同;其中线谱较少区域与弧长变化之间的线性度最好;辐射随焊接电流的增加成正比增加;在气流量较大时,随气流量变化不明显,气流量较小时存在明显影响。铝在TIG焊中,随弧长变化,光谱辐射强度没有明显变化;辐射随焊接电流的增加成正比增加;在气流量较大时随气流量变化不明显,气流量较小时存在明显影响。 展开更多

关键词 电弧光谱 焊接参数 TIG焊 辐射强度

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不同参数下MIG焊电弧光谱波动特点 被引量：3

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作者 李志勇 张文朝 +1 位作者 李岩 丁京滨 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期45-48,52,共5页

熔化极惰性气体保护焊(MIG)过程中,熔滴过渡、弧长波动等会引起辐射的剧烈变化,其变化规律对于焊接质量检测具有重要意义.文中通过采集不同参数下的MIG焊电弧光谱分布,研究其在焊接过程中的变化规律;并结合该参数下熔滴过渡特征,基于电... 熔化极惰性气体保护焊(MIG)过程中,熔滴过渡、弧长波动等会引起辐射的剧烈变化,其变化规律对于焊接质量检测具有重要意义.文中通过采集不同参数下的MIG焊电弧光谱分布,研究其在焊接过程中的变化规律;并结合该参数下熔滴过渡特征,基于电弧物理理论,对典型参数下光谱波动的规律进行物理解释.结果表明,不同参数下电弧光谱的分布和变化规律不同,具有各自的光谱分布特征;在MIG焊接过程中,由于熔滴过渡会造成光谱信息的规律波动,但在过渡的不同时间段,光谱信号在不同谱段(紫外区、可见光区、近红外区)的变化规律存在较大差异. 展开更多

关键词 电弧光谱 焊接参数 MIG焊 熔滴过渡

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AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Cu合金的温度场模拟与验证 被引量：7

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作者 朱润东 李志勇 +1 位作者 李晓锡 孙琪 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期84-89,130,共7页

目的确定AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Cu合金的最佳工艺参数。方法利用有限元软件ANSYS建立移动高斯热源作用下的温度场三维模型,对不同参数下激光熔覆过程中的温度场进行动态模拟,确定工艺参数。结果熔池中心的温度随着激光功率的增大... 目的确定AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Cu合金的最佳工艺参数。方法利用有限元软件ANSYS建立移动高斯热源作用下的温度场三维模型,对不同参数下激光熔覆过程中的温度场进行动态模拟,确定工艺参数。结果熔池中心的温度随着激光功率的增大而增大,随着热源移动速度和光斑直径的增大而减小。温度过高时,熔覆层下塌且内部出现裂纹;温度过低时,熔覆层上有大量的金属颗粒且内部含有夹杂物。结论当功率为240 W、扫描速度为2.5 mm/s、光斑直径为0.6 mm时,熔池中心的温度约为1100℃,熔覆层与基体接触面的温度约为700℃。在此参数下得到了表面成形光滑且与基体结合紧密的致密熔覆层。 展开更多

关键词 激光熔覆 工艺参数 温度场

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激光-MAG复合焊等离子体辐射分析 被引量：2

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作者 李志勇 王威 +1 位作者 王旭友 李桓 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期21-24,28,共5页

对于MAG焊、激光-MAG复合焊的等离子体辐射,采用中空探针,使特定点的辐射通过探针对其等离子辐射进行空间分布采集,对比分析激光复合前后等离子体辐射光谱的分布规律,并结合高速摄像,为激光-MAG复合焊的耦合机理研究和工程应用提供理论... 对于MAG焊、激光-MAG复合焊的等离子体辐射,采用中空探针,使特定点的辐射通过探针对其等离子辐射进行空间分布采集,对比分析激光复合前后等离子体辐射光谱的分布规律,并结合高速摄像,为激光-MAG复合焊的耦合机理研究和工程应用提供理论基础.结果表明,激光复合后,在电弧中心形成一个辐射明显增大的区域,区域外侧存在一个辐射降低区域;在电弧前侧激光复合作用位置,会形成一个以铁辐射谱线为主的"电离通道".激光复合后,电离通道的存在为电弧的稳定提供了基础;在中心区形成了能量集中的辐射通道,改变了电弧中能量的分布,使能量更集中于中心区域,获得比传统MAG焊更大的熔深. 展开更多

关键词 激光 MAG焊 复合焊 等离子体 光谱

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不同参数下GMAW电信号关联维数分析 被引量：2

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作者 闫晓成 李志勇 +1 位作者 郭勇 李岩 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期65-68,116,共4页

GMAW焊接过程的非线性决定了其混沌特性,关联维数是对动力系统混沌特性进行定量分析的主要指标.文中采用相空间重构方法,通过计算关联维数,对GMAW焊接过程中电流信号时间序列进行分析;并改变焊接电压、焊接电流、气体流量等工艺参数,研... GMAW焊接过程的非线性决定了其混沌特性,关联维数是对动力系统混沌特性进行定量分析的主要指标.文中采用相空间重构方法,通过计算关联维数,对GMAW焊接过程中电流信号时间序列进行分析;并改变焊接电压、焊接电流、气体流量等工艺参数,研究不同参数下弧焊过程的混沌特性.结果表明,GMAW焊接过程的混沌现象,不仅存在于短路过渡当中,也存在于滴状过渡中.在此基础上,进一步研究了关联维数随焊接参数的变化规律,认为关联维数可作为焊接过程稳定性评价的依据,即关联维数越小,焊接过程越稳定,焊接工艺参数越优化.上述判据对焊接工艺参数选择的工艺优化试验,焊接过程稳定性监控提供了混沌判识的理论基础. 展开更多

关键词 混沌 熔化极气体保护电弧焊 关联维数 焊接参数

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基于特征元素谱线的TIG焊质量检测方法 被引量：1

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作者 李志勇 丁京滨 +1 位作者 李桓 杨立军 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期13-16,20,共5页

通过采集钢钨极氩弧焊(TIG焊)电弧光谱,对其在200～1100nm间的元素线谱进行了研究,对电弧光谱中存在的辐射线谱进行了标定.并基于电弧等离子体辐射基础理论,分析了TIG焊电弧辐射的特点,提出利用特征元素线谱检测焊接质量的思想;通过特... 通过采集钢钨极氩弧焊(TIG焊)电弧光谱,对其在200～1100nm间的元素线谱进行了研究,对电弧光谱中存在的辐射线谱进行了标定.并基于电弧等离子体辐射基础理论,分析了TIG焊电弧辐射的特点,提出利用特征元素线谱检测焊接质量的思想;通过特征元素谱线(段)的筛选,给出与焊接质量密切相关的特征谱线(谱段).结果表明,通过同步采集选定谱段的焊接电弧辐射强度,研究特征谱线(谱段)电弧辐射在焊接过程中强度的变化;基于不同谱段信号变化特点,可对焊接过程的干扰因素进行融合判识,从而检测干扰因素和焊接质量;不同干扰因素的响应特征谱段不同. 展开更多

关键词 电弧 光谱 特征元素 钨极氩弧焊 干扰因素

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脉冲电流对钛/铝异种金属熔钎焊界面特征的影响 被引量：1

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作者 魏守征 李亚江 +1 位作者 王娟 刘坤 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期49-52,115,共4页

采用填丝脉冲钨极氩弧焊(P-GTAW)对TA15钛合金与2024铝合金进行焊接试验.分析脉冲电流对钛/铝异种金属界面结合特性的影响;观察接头厚度方向不同位置Ti/Al界面显微组织特征,并对界面反应层的物相组成和化学元素分布进行分析.结果表明,采... 采用填丝脉冲钨极氩弧焊(P-GTAW)对TA15钛合金与2024铝合金进行焊接试验.分析脉冲电流对钛/铝异种金属界面结合特性的影响;观察接头厚度方向不同位置Ti/Al界面显微组织特征,并对界面反应层的物相组成和化学元素分布进行分析.结果表明,采用P-GTAW实现了钛与铝异种金属薄板的对接,钛合金发生微量熔化,与铝合金形成熔钎焊结合;通过采用脉冲电流,改善了Ti/Al界面的能量密度分布,减小了接头厚度方向界面的显微组织差异;由于脉冲电流的作用,减少了Ti/Al界面附近连续脆性金属间化合物的生成,降低了接头的裂纹敏感性,提高了接头的性能. 展开更多

关键词 脉冲钨极氩弧焊 钛合金 铝合金 显微组织 金属间化合物

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高速超威弧MIG焊下TC4/5A06接头界面组织特性 被引量：2

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作者 刘李宾 魏守征 +3 位作者 王建宏 李志勇 张英乔 李玉新 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期80-87,I0007,共9页

采用填充SAl5183焊丝和高速超威弧MIG焊方法对TC4钛合金和5A06铝合金进行了熔钎焊,采用SEM、XRD及拉伸测试等分析了焊接热输入E对TC4/5A06接头组织性能的影响规律.结果表明,在试验参数条件下,热输入E对TC4/5A06界面显微组织和接头的力... 采用填充SAl5183焊丝和高速超威弧MIG焊方法对TC4钛合金和5A06铝合金进行了熔钎焊,采用SEM、XRD及拉伸测试等分析了焊接热输入E对TC4/5A06接头组织性能的影响规律.结果表明,在试验参数条件下,热输入E对TC4/5A06界面显微组织和接头的力学性能具有明显影响:当热输入E≤0.93 kJ/cm时,接头根部存在未熔合缺陷,TC4/5A06界面处形成了一层厚度不足1μm的TiAl3;当热输入E≥1.20 kJ/cm时,焊缝出现了熔穿缺陷,接头上部和中部的TC4/5A06界面处形成了厚度在2.5~6μm的TiAl3+Ti3Al双层结构,其它区域则形成一层厚约1μm的TiAl3;热输入E在1.02~1.11 kJ/cm范围内时,焊缝成形良好,TC4/5A06界面处形成厚度在0.7~1.5μm的单层TiAl3.在选择的工艺范围内,接头的平均抗拉强度随E的增大而逐渐增大,在不出现成形缺陷的条件下,抗拉强度最高可达232 MPa. 展开更多

关键词 钛合金 铝合金 高速焊 超威弧MIG焊 显微组织

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AZ91D镁合金表面堆焊Al-Si合金涂层微观组织及分析 被引量：1

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作者 刘车凯 李志勇 +3 位作者 裴小龙 杨柳青 薛铜辉 仁杰亮 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期172-176,共5页

目的在镁合金上堆焊Al-Si合金涂层,分析Mg/Al界面处过渡区的组织、成分与形成过程。方法采用低成本、高效的直流脉冲熔化极气体保护焊(DC-PMIG welding),在低热输入下将ER4043(AlSi5)焊丝堆焊到AZ91D镁合金表面,形成Al-Si合金涂层。采... 目的在镁合金上堆焊Al-Si合金涂层,分析Mg/Al界面处过渡区的组织、成分与形成过程。方法采用低成本、高效的直流脉冲熔化极气体保护焊(DC-PMIG welding),在低热输入下将ER4043(AlSi5)焊丝堆焊到AZ91D镁合金表面,形成Al-Si合金涂层。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析Mg/Al过渡区的微观组织,讨论过渡区的组织、成分,并分析其形成过程与机理。结果过渡区分为两部分。区域Ⅰ的主要成分依次为Mg+Al_(12)Mg_(17)、Al_(12)Mg_(17)、Al_(12)Mg_(17)+Al_3Mg_2和Al_3Mg_2,不规则块状Mg_2Si相弥散分布于其中。区域Ⅱ的主要成分为柱状α-Al,表面析出了大量点状Al_3Mg_2,α-Al柱状晶晶界处存在黑色点状Mg_2Si。结论直流脉冲熔化极气体保护焊能够在AZ91D镁合金表面制备Al-Si合金涂层,基体与涂层之间存在过渡区,过渡区中不同位置的镁、铝相对含量不同,成分也不相同。区域Ⅰ与区域Ⅱ中Mg_2Si不同的析出顺序,使其微观结构不同:Mg_2Si在镁含量相对较多的区域Ⅰ中优先析出并长大,形成块状Mg_2Si;而区域Ⅱ中率先析出α-Al,随后在α-Al晶界处形成了黑色点状Mg_2Si。 展开更多

关键词 AZ91D镁合金 ER4043焊丝 DC-PMIG堆焊 金属间化合物 微观组织

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