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等离子弧焊匙孔对电弧物理特性影响规律的研究

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机械工程学报 2020年第20期56卷 82-87页

作者：忻建文吴东升李芳张跃龙华学明上海交通大学焊接与激光制造研究所上海200240 上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室上海200240

匙孔是等离子弧焊的重要特征。建立等离子弧焊电弧数值模型,对比分析含匙孔和不考虑匙孔的两种情况下,电弧温度场、流场、电磁场等物理特性的差异性,揭示匙孔对等离子弧物理特性的影响规律。采用光谱诊断方法计算电弧温度分布,从而验证... 详细信息

匙孔是等离子弧焊的重要特征。建立等离子弧焊电弧数值模型,对比分析含匙孔和不考虑匙孔的两种情况下,电弧温度场、流场、电磁场等物理特性的差异性,揭示匙孔对等离子弧物理特性的影响规律。采用光谱诊断方法计算电弧温度分布,从而验证模拟结果。数值模拟研究结果表明,匙孔的出现,导致电弧体积增大,弧柱区平均电流密度下降,从而导致电弧最高温度降低约2400 K,等离子体最大流速从437 m/s降低到349 m/s。匙孔直径沿匙孔深度方向减小,对电弧产生附加的机械压缩作用,使匙孔底部电弧的温度和速度上升。数值模拟与光谱诊断获取的轴线上温度大小及变化规律相接近,证明电弧数值模型的可靠性,也说明建立等离子弧数值模型时,应当考虑匙孔的影响。

关键词：等离子弧焊数值模拟匙孔效应光谱诊断

过冷(Fe1-xCox)79.3B20.7合金的凝固

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金属学报 2025年第1期 99-108页

作者：杨林马长松刘连杰李金富上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室中国工程物理研究院材料研究所上海交通大学材料科学与工程学院上海市激光制造与材料改性重点实验室

M23B6金属硼化物是很多金属材料中的强化相。为揭示该化合物相在Fe-Co-B合金中的形成问题，本工作采用熔融玻璃净化法进行了名义成分合金(Fe1-xCox)79.3B20.7（x=0～1）的深过冷凝固实验。研究发现：当x≤0.6时，随着过冷度的增加，初... 详细信息

M23B6金属硼化物是很多金属材料中的强化相。为揭示该化合物相在Fe-Co-B合金中的形成问题，本工作采用熔融玻璃净化法进行了名义成分合金(Fe1-xCox)79.3B20.7（x=0～1）的深过冷凝固实验。研究发现：当x≤0.6时，随着过冷度的增加，初生相依次从M2B、M23B6转变为α-M/M3B，并且0.42B→M3B的包晶转变；对于x>0.6的合金，小过冷度下凝固的初生相为M3B，随着过冷度的增加，初生相进一步从M2B、M23B6向α-M/M3B变化。随着Co含量增加，M23B6相析出的临界过冷度减小，M23B6相的稳定性提高。

关键词： Fe-Co-B合金过冷非平衡凝固相选择

薄板成形动力显式有限元算法与面积坐标四边形单元模型

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机械工程学报 2002年第4期38卷 78-83页

作者：朱亚群林忠钦倪军徐伟力张卫刚李淑慧上海交通大学车身制造技术中心上海200030 美国密执安大学上海交通大学

阐述了板料成形动力显式有限元算法的实现机理和关键技术以及计算速度和分析精度的主要影响因素；在共旋理论和应变率方程的基础上，建立了新型局部坐标系；通过面积坐标建立速度场插值函数，避免了Belytschko-Tsay单元模型中因采用面... 详细信息

阐述了板料成形动力显式有限元算法的实现机理和关键技术以及计算速度和分析精度的主要影响因素；在共旋理论和应变率方程的基础上，建立了新型局部坐标系；通过面积坐标建立速度场插值函数，避免了Belytschko-Tsay单元模型中因采用面内单点积分而导致的沙漏现象；论证了在动力显式有限元算法中应用面积坐标四边形单元模型的可行性，从而有效提高成形分析效率和精度。

关键词：显式有限元分析共旋坐标系面积坐标

基于RGB数字滤光的CCD激光熔覆测温系统的标定

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光电子．激光 2013年第5期24卷 967-974页

作者：黄洁张轲朱晓鹏涂志强上海交通大学激光制造与材料改性重点实验室上海200240

为提高基于彩色CCD比色测温的激光熔覆测温系统的精度和测温范围,提出了基于RGB数字滤光的温度标定方法。采用MIKON M390高温标准黑体炉,每隔50℃采集不同参数下黑体炉辐射图像,在1 000～1 800℃的测温范围内对彩色CCD相机采用比色测温... 详细信息

为提高基于彩色CCD比色测温的激光熔覆测温系统的精度和测温范围,提出了基于RGB数字滤光的温度标定方法。采用MIKON M390高温标准黑体炉,每隔50℃采集不同参数下黑体炉辐射图像,在1 000～1 800℃的测温范围内对彩色CCD相机采用比色测温法进行温度标定。提出将发射率归结到待定系数K值中,并基于最小二乘法建立K与灰度比之间的一一对应关系,减小发射率误差;提出先用外搭载RGB分色窄带滤光片进行图像采集和分色滤光处理,然后建立分色滤光后灰度与无分色滤光灰度之间的映射关系,对无RGB分色滤光片的灰度值进行数字滤光,实现光谱响应带宽的误差校正。本文方法将系统最大测温误差缩小至38.6℃,将原测温范围扩大近300℃。实验结果表明,基于RGB数字软滤波方法的彩色CCD测温标定方法,简单实用、精度较高,可以较大程度提高测温范围。

关键词：测量温度标定比色测温数字滤光激光熔覆彩色CCD

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基于空间直线约束的焊接机器人手眼标定

焊接学报 2018年第8期39卷 108-113,134页

作者：郑健张轲罗志锋王志刚上海交通大学激光制造与材料改性重点实验室上海200240

视觉传感器与焊接机器人的标定是焊接智能化应用中的重要问题,针对末端夹持线结构光传感器的焊接机器人,提出了一种基于空间直线约束的手眼标定方法.首先任意变换机器人位姿使线结构光传感器投射出的光平面与标定模板相交,然后通过特征... 详细信息

视觉传感器与焊接机器人的标定是焊接智能化应用中的重要问题,针对末端夹持线结构光传感器的焊接机器人,提出了一种基于空间直线约束的手眼标定方法.首先任意变换机器人位姿使线结构光传感器投射出的光平面与标定模板相交,然后通过特征点提取算法提取出线结构光与直线的交点,并基于直线约束建立了非线性优化模型,最后结合罚函数法与改进的Powell算法同时求解传感器位置与方向参数.基于上述方法进行了一系列试验,结果表明,该方法通用性强,适合现场标定,有效的提高了标定精度,标定精度在0.2 mm以内.

关键词：手眼标定线结构光传感器直线约束

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基于有监督过渡区的焊缝X射线图像分割

焊接学报 2014年第3期35卷 101-104,118页

作者：佟彤蔡艳孙大为吴毅雄上海交通大学激光制造与材料改性重点实验室上海200240

针对X射线焊缝检测图像中存在大量背景冗余信息,焊缝和缺陷难于准确检测提取的问题,提出一种基于先验知识的有监督过渡区域提取及阈值分割方法.根据焊接图像本身的特点,通过先验知识对样本图像进行训练,确定某个区间来估算图像过渡区域... 详细信息

针对X射线焊缝检测图像中存在大量背景冗余信息,焊缝和缺陷难于准确检测提取的问题,提出一种基于先验知识的有监督过渡区域提取及阈值分割方法.根据焊接图像本身的特点,通过先验知识对样本图像进行训练,确定某个区间来估算图像过渡区域的灰度范围,按照模糊子集理论,给出一种新的加权算子来描述局部窗口内灰度级的变化,从而能充分考虑到局部窗口内灰度级变化的频率和幅度,通过计算过渡区域像素的灰度均值,将其作为阈值对图像进行分割.结果表明,该方法能准确地将目标缺陷从焊缝X射线图像中分割出来,具有良好的适应性.

关键词：无损检测焊缝提取先验知识过渡区

激光熔覆高硬度铁基涂层枝晶间残余奥氏体相特征

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中国激光 2017年第3期44卷 130-136页

作者：李林起姚成武黄坚冯凯李铸国上海交通大学焊接与激光制造研究所上海市激光制造与材料改性重点实验室上海200240

激光熔覆制备了一种高硬度铁基涂层,涂层平均硬度约为775HV,未发现裂纹缺陷。对涂层显微组织进行表征,结果显示,涂层为均匀、细小的树枝晶组织形态,初生枝晶内为马氏体相,枝晶间为残余奥氏体相,残余奥氏体基体上弥散分布着颗粒状碳化物... 详细信息

激光熔覆制备了一种高硬度铁基涂层,涂层平均硬度约为775HV,未发现裂纹缺陷。对涂层显微组织进行表征,结果显示,涂层为均匀、细小的树枝晶组织形态,初生枝晶内为马氏体相,枝晶间为残余奥氏体相,残余奥氏体基体上弥散分布着颗粒状碳化物。枝晶间有Mo、Cr、W、Nb等元素偏聚,但涂层中的C元素分布均匀。枝晶间残余奥氏体存在大量层错,并在层错密集区有马氏体相析出。

关键词：激光技术激光熔覆裂纹晶界韧化残余奥氏体

GO/AlSi10Mg激光熔化沉积组织性能研究

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机械工程学报 2023年第1期59卷 309-318页

作者：李鑫桐王帅杜佳鑫缪宇新陆皓徐济进上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室上海200240

针对铝合金激光熔化沉积件强韧性差等问题,提出一种溶剂蒸发法制备具有粉末球形度高、流动性好、激光吸收率高且氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)均匀分散的GO/AlSi10Mg复合粉末,采用激光溶化沉积技术(Laser melting deposition,LMD)分别... 详细信息

针对铝合金激光熔化沉积件强韧性差等问题,提出一种溶剂蒸发法制备具有粉末球形度高、流动性好、激光吸收率高且氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)均匀分散的GO/AlSi10Mg复合粉末,采用激光溶化沉积技术(Laser melting deposition,LMD)分别打印AlSi10Mg成形件和GO/AlSi10Mg成形件,对比分析两种LMD成形件的微观组织和力学性能,探究GO调控AlSi10Mg合金成形件强韧性的机理。结果表明,添加0.1%GO的LMD成形复合材料抗拉强度提升了10.3%,延伸率提高了170%,硬度提高了5.8%,拉伸断口从脆性断裂特征转变成韧性断裂特征。GO在高能激光的作用下发生还原反应生成石墨烯,石墨烯对复合材料起到了晶粒细化的效果。拉伸试验过程中位错在石墨烯附近聚集并缠结,石墨烯在铝基体中的钉扎作用阻碍了位错的移动、促进了位错增殖,而且石墨烯与Al基体有较强界面结合,起到载荷转移和桥接作用。由于晶粒细化、位错强化、载荷转移强化以及桥接作用,提出的GO/AlSi10Mg激光熔化沉积技术提高了铝合金成形件的强韧性,为铝合金激光熔化沉积技术的应用和发展提供了有效技术手段。

关键词：激光熔化沉积 AlSi10Mg合金氧化石墨烯强韧化机理溶剂蒸发法

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焊丝中Si元素含量对铝合金接头裂纹敏感性的影响规律及机理

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焊接学报 2020年第1期41卷 55-60,I0004页

作者：王俊李芳张跃龙华学明沈忱上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室上海200240

使用扫描电镜、能谱、温度场实时采集等测试方法,研究了焊丝中Si含量对AA6063铝合金GMAW焊接头热裂纹敏感性的影响规律及机理.结果表明,当焊丝为纯铝时,鱼骨试样的焊缝中心会出现细长的焊接裂纹;当焊丝中的Si含量为4.5%~6%时,裂纹的长... 详细信息

使用扫描电镜、能谱、温度场实时采集等测试方法,研究了焊丝中Si含量对AA6063铝合金GMAW焊接头热裂纹敏感性的影响规律及机理.结果表明,当焊丝为纯铝时,鱼骨试样的焊缝中心会出现细长的焊接裂纹;当焊丝中的Si含量为4.5%~6%时,裂纹的长度变短,但是开裂距离明显增加;当焊丝中的Si含量达到11%~13%时,试样焊缝无裂纹出现.随着Si含量的不断提高,合金易出现裂纹的凝固温度区间先增大后减小;焊丝中Si含量的不同还会影响凝固后期金属液的流动性,使得焊缝晶界处的物相成分和形态都有明显的区别;同时,Si含量的提高会使得接头的冷却速度先增加后减小,从而导致应力状态改变,热裂纹敏感性先升高后降低.

关键词： Si含量铝合金熔化极氩弧焊裂纹敏感性