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激光功率对选区激光熔化成形CeB_(6)/AlSi10Mg力学性能的影响

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兵器材料科学与工程 2024年第1期47卷 58-63页

作者：宋博宇韩永全王文山刘哲庞旭刚赵波波黄绿叶内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特010051 包头职业技术学院材料工程系内蒙古包头014030 教育部“先进轻金属材料开发与加工防护”工程研究中心内蒙古呼和浩特010051 内蒙古北方重工业集团有限公司防务事业部内蒙古包头014030 慈溪技师学院机械工程系浙江宁波315300

用选区激光熔化成形方法在不同激光功率下制备了CeB6/AlSi10Mg合金,借助激光共聚焦检测仪、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和万能试验机研究了合金表面的显微组织、粗糙度、致密度和力学性能。结果表明:当激光能量密度为64.81 J/mm3时,... 详细信息

用选区激光熔化成形方法在不同激光功率下制备了CeB6/AlSi10Mg合金,借助激光共聚焦检测仪、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和万能试验机研究了合金表面的显微组织、粗糙度、致密度和力学性能。结果表明:当激光能量密度为64.81 J/mm3时,合金表面的显微组织缺陷最少,三维表面粗糙度最小,致密度最大。添加CeB6有利于提高合金的微结构。在合适的成形参数下,添加CeB6的AlSi10Mg合金的抗拉强度明显高于未添加的AlSi10Mg合金。

关键词：激光技术选区激光熔化 CeB6/AlSi10Mg 激光功率力学性能

基于项目案例资源库的机械类专业线上线下混合式教学模式探索

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中国多媒体与网络教学学报(上旬刊) 2024年第6期 25-28页

作者：刘文婧王少锋韩永全杨朝晖内蒙古科技大学西北工业大学

本文通过分析机械类传统教学中存在的主要问题，创新性提出了基于项目案例资源库的机械类专业线上线下混合式教学模式，该教学模式通过搭建实际工程案例资源库，切实提高了理实一体化的教学，通过实践体系化了机械类专业系列课程。采用... 详细信息

本文通过分析机械类传统教学中存在的主要问题，创新性提出了基于项目案例资源库的机械类专业线上线下混合式教学模式，该教学模式通过搭建实际工程案例资源库，切实提高了理实一体化的教学，通过实践体系化了机械类专业系列课程。采用贯穿式案例教学法提供给学生新形式、新技术、新材料等不同元素，达成工程应用能力的培养目标；通过“线上+线下”混合式教学模式，给予学生课程资源丰富的教学平台，以更加全面高效的形态激发学生的积极性；提出全过程的考核体系，全方位、多角度地帮助学生明确学习目标、知识目标、思政目标及技能目标，进而提升专业技术应用能力，最终实现新时代大学生运用所学专业理论知识、专业技术能力解决实际工程应用问题的新姿态。

关键词：项目案例混合式教学机械类系列课 O2O 案例资源库

变极性频率对铝合金变极性等离子弧穿孔立焊熔池稳定性的影响机理

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稀有金属材料与工程 2022年第4期51卷 1172-1182页

作者：郎瑞卿韩永全白雪宇包蓄磊内蒙古工业大学内蒙古呼和浩特010051

为研究变极性频率(VPF)对变极性等离子弧焊熔池稳定性的影响机理,采用变极性有限元模型分析了小孔熔池的热力耦合过程。该模型基于计算流体力学(CFD)技术,能够实现变极性电弧对熔池热-力作用的周期性变化。此外,为了更准确地表达小孔边... 详细信息

为研究变极性频率(VPF)对变极性等离子弧焊熔池稳定性的影响机理,采用变极性有限元模型分析了小孔熔池的热力耦合过程。该模型基于计算流体力学(CFD)技术,能够实现变极性电弧对熔池热-力作用的周期性变化。此外,为了更准确地表达小孔边界上热量和力分布沿小孔深度的变化,还考虑了小孔的二次压缩效应对热流和电弧压力的影响。比较了不同VPFs条件下小孔边界的热-力振荡强度和熔融桥在临界穿透时的受力平衡情况。结果表明,在小孔形成过程中,随着VPFs的增大,小孔边界的电弧压力、热流密度和流动速度的“振荡强度”减小。另外,不同的热-力振荡条件引起熔池温度场的变化,进而导致熔池表面张力的变化,改变了熔融桥在穿透时的受力平衡条件,影响穿孔熔池的稳定性。当EP相电流占空比为1/5,VPFs大于33,小于83时,匙孔边界的热-力“振荡强度”较弱,熔融桥在临界熔透状态下能保持力平衡,熔池稳定。当VPFs小于33时,“振荡强度”较强,并且熔融桥的受力平衡被打破,熔池趋于被切割。当VPFs大于83时,虽然此时熔融桥“振荡强度”较弱,但因熔融桥受力平衡被打破,熔池处于不稳定状态。最后,通过熔合线形状、小孔穿透时间和焊缝背面小孔尺寸的比较,验证了所建立模型的准确性。

关键词：变极性等离子弧焊接变极性频率匙孔压缩效应热-力振荡熔池稳定性

模态试验法测试焊接残余应力机理分析及模型参数估计

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焊接学报 2023年第8期44卷 34-40,I0005页

作者：甘世明徐艳文韩永全翟之平内蒙古工业大学呼和浩特010051 内蒙古工业大学材料成型重点实验室呼和浩特010051 内蒙古自治区机电控制重点实验室呼和浩特010051

为避免残余应力对焊接结构的不利影响,保证其可靠性,需要探究残余应力分布.模态试验法因具有快速和无损的特点,逐渐应用于残余应力测试.为实现模态试验法测试焊接残余应力,通过振动理论分析了模态试验法的机理,获得了薄板焊件中残余应... 详细信息

为避免残余应力对焊接结构的不利影响,保证其可靠性,需要探究残余应力分布.模态试验法因具有快速和无损的特点,逐渐应用于残余应力测试.为实现模态试验法测试焊接残余应力,通过振动理论分析了模态试验法的机理,获得了薄板焊件中残余应力与固有频率的关系;薄板焊件中的残余拉应力使固有频率减小,残余压应力使固有频率增大.在此基础上,将钻孔法和模态试验相结合,借助数据拟合的方法,估计了模态试验法测试6 mm 7A52铝合金试板VPPA-MIG(variable polarity plasma arc-metal inert gas)复合焊接残余应力的模型参数,确立了固有频率与残余应力的数值关系.依据确立的数值关系,测得了7A52铝合金试板在不同复合焊接参数下的纵向残余应力分布.结果表明,接头各区域的残余应力分布特征与钻孔法测得的结果基本一致,偏差在4%范围之内,估计出的模型参数能够保证模态试验法测试结果的可靠性,实现了焊接残余应力的快速和无损测试.

关键词：模态试验残余应力固有频率模型参数估计变极性等离子弧-熔化极气体保护复合焊接

基于PSO-OSSART算法的非轴对称电弧发射系数重建质量评价

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焊接学报 2022年第7期43卷 63-68,I0006,I0007页

作者：洪海涛王璐韩永全昌乐内蒙古工业大学内蒙古自治区轻金属材料重点实验室呼和浩特010051

针对有序子集-联合重建算法(ordered subsets-simultaneous algebraic reconstruction technique, OSSART)重建参数选取主观性强的不足,提出以重建区域误差最小为适应度的随机优化粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)来获取最佳重建参数,并对非轴对称电弧发射系数稀疏角度重建质量进行评价.结果表明,与最大似然函数-期望值最大化算法相比,基于粒子群的OSSART算法不仅能够在大投射角度间隔条件下使重建误差明显降低,而且具有更强的边缘保持能力,能够有效提高电弧中心区域的重建质量.采用OSSART算法,应在180°范围内至少等间距采集6次特征谱线投影,才能保证变极性等离子-熔化极气体保护复合焊(variable polarity plasma arc-metal inert gas, VPPA-MIG复合焊)电弧发射系数场的重建质量.试验结果为非轴对称电弧可靠光谱诊断提供理论依据.

关键词：光谱诊断非轴对称电弧发射系数粒子群算法

基于光谱诊断的VPPA-MIG复合电弧耦合机理分析

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焊接学报 2023年第11期44卷 104-109,I0008,I0009页

作者：韩蛟韩永全洪海涛孙振邦内蒙古工业大学教育部“先进轻金属材料开发与加工防护”工程研究中心呼和浩特010051

铝合金变极性等离子弧(variable polarity plasma arc,VPPA)-MIG复合焊中,VPPA焊接电流为130 A,MIG焊接电流200 A时,MIG电弧等离子体在电流基值期间偏向正极性(钨极接负)阶段的VPPA等离子体并与之相连,并未与反极性阶段(钨极接正)的VPP... 详细信息

铝合金变极性等离子弧(variable polarity plasma arc,VPPA)-MIG复合焊中,VPPA焊接电流为130 A,MIG焊接电流200 A时,MIG电弧等离子体在电流基值期间偏向正极性(钨极接负)阶段的VPPA等离子体并与之相连,并未与反极性阶段(钨极接正)的VPPA等离子体产生连接,且基值阶段的MIG电弧电压在VPPA正极性时更低.为了阐明上述行为机理,对复合电弧进行了光谱诊断.基于Boltzmann图解法和Stark展宽法计算了VPPA-MIG复合电弧位于试板上方2.5 mm处,VPPA区,耦合区及MIG区中心位置的平均温度和电子密度,证明了上述位置等离子体的平均状态处于局部热力学平衡状态.基于发射系数与等离子体温度的关系,利用Ar794.8 nm窄带滤波结合高速摄像的方法,发现VPPA在反极性期间的高温区面积大于其在正极性期间的高温区面积.而且VPPA中的Al 396.1 nm谱线在反极性期间,辐射强度更高,范围更广.由此证明了复合焊中基值阶段的MIG电弧电压的降低,主要来自于阴极压降而非弧柱压降.

关键词： VPPA-MIG复合焊接光谱诊断局部热力学平衡状态电弧耦合机理

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铝合金等离子-MIG复合焊接电弧行为

焊接学报 2022年第2期43卷 45-49,I0005页

作者：韩蛟韩永全洪海涛王学龙内蒙古工业大学教育部先进轻金属材料开发与加工防护工程研究中心呼和浩特010051

试验发现铝合金等离子-MIG复合焊中,等离子弧焊接电流为130 A,MIG焊接电流为180 A(基值电流95 A)时,基值时期的MIG电弧在等离子弧附近燃弧阻抗小,复合焊中MIG电弧电压在脉冲基值时期低于单独MIG焊,电荷流效应使MIG电弧在基值时期偏向等... 详细信息

试验发现铝合金等离子-MIG复合焊中,等离子弧焊接电流为130 A,MIG焊接电流为180 A(基值电流95 A)时,基值时期的MIG电弧在等离子弧附近燃弧阻抗小,复合焊中MIG电弧电压在脉冲基值时期低于单独MIG焊,电荷流效应使MIG电弧在基值时期偏向等离子弧,偏向等离子弧方向的MIG电弧主要电离介质为氩气.当MIG焊接电流增加到240 A(基值电流122 A)后,以上现象消失.由于焊接电弧存在热惯性,当MIG电弧在基值时期偏向等离子弧时,在脉冲电流上升阶段,以及电流刚达到峰值时,MIG电弧仍会偏向等离子弧,此阶段复合焊中MIG电弧电压高于单独MIG焊.当复合焊中存在MIG电弧偏向等离子弧燃弧的现象时,MIG电弧稳定性有所下降,随着MIG焊接电流的增加,电弧稳定性增加.

关键词：复合焊接等离子-MIG复合焊接电弧行为特征粒子

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车用薄镀锌板CMT搭接工艺特性

焊接学报 2023年第2期44卷 90-95,I0008页

作者：韩永全刘乐乐孙振邦石磊杜茂华内蒙古工业大学呼和浩特010051 先进轻金属材料开发与加工防护教育部工程研究中心呼和浩特010051

针对车用薄镀锌板材料,为了进一步降低冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)时产生的飞溅,研究分析了薄镀锌板CMT搭接焊接工艺特性.采用Baumer HX 13工业级高速摄像机拍摄了CMT焊接熔滴过渡图像,利用NI PXI数据采集系统采集了CMT焊接电... 详细信息

针对车用薄镀锌板材料,为了进一步降低冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)时产生的飞溅,研究分析了薄镀锌板CMT搭接焊接工艺特性.采用Baumer HX 13工业级高速摄像机拍摄了CMT焊接熔滴过渡图像,利用NI PXI数据采集系统采集了CMT焊接电流电压信号.主要研究了短路前期阶段与短路后期阶段电流电压对CMT熔滴过渡的影响规律,同时分析了焊枪倾角对薄镀锌板CMT搭接焊接熔滴过渡行为的影响.结果表明,当CMT短路阶段电流小于基值阶段电流时,电信号波形未出现扰动现象,焊接过程稳定;当降低短路后期电流约5 A时,能够有效降低CMT搭接产生的飞溅;当焊枪与垂直平面呈30°夹角时,能够获得平稳的熔滴过渡,焊接飞溅最小,焊缝熔深最大,焊缝成形最佳.故短路阶段电流小于基值阶段电流且降低短路后期电流约5 A时,采用焊枪倾角30°的焊接工艺能够实现较小的焊接飞溅,为生产实践提供理论依据.

关键词：冷金属过渡镀锌板搭接熔滴过渡电信号

铝合金Plasma-GMAW-P复合焊接电弧特性及熔滴过渡行为

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稀有金属材料与工程 2022年第6期51卷 2027-2032页

作者：韩蛟韩永全洪海涛王学龙内蒙古工业大学材料成型重点实验室内蒙古呼和浩特010051

研究了Plasma-GMAW复合焊接过程中的电弧特性以及熔滴过渡行为。结果表明,不同电流的等离子弧通过改变GMAW电弧的导电以及受力状态来影响GMAW电弧形态以及熔滴过渡行为。等离子弧电流较小时,GMAW电弧的等离子流效应对GMAW电弧形态影响显... 详细信息

研究了Plasma-GMAW复合焊接过程中的电弧特性以及熔滴过渡行为。结果表明,不同电流的等离子弧通过改变GMAW电弧的导电以及受力状态来影响GMAW电弧形态以及熔滴过渡行为。等离子弧电流较小时,GMAW电弧的等离子流效应对GMAW电弧形态影响显著,基值时期的GMAW电弧基本沿焊丝轴线燃弧,峰值时期由于在焊接方向上同时受到方向相反的2个力而被压缩,熔滴所受的等离子流力以及等离子流力垂直向下的分力因此增加,对熔滴过渡的促进作用增强,熔滴更易从焊丝脱落。等离子弧电流增加,氛围中金属蒸气增多,电荷流效应对GMAW电弧的影响增强,基值时期GMAW电弧偏向等离子弧方向燃弧,由于焊接电弧存在热惯性,MIG电弧在峰值时仍偏向等离子弧,熔滴所受等离子流力垂直向下的分力因此减小,熔滴脱离焊丝的时间增加。

关键词：电弧特性熔滴过渡复合焊接 Plasma-GMAW-P