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焊接学报
焊接学报

王亚

月刊

0253-360X

hjxbjb@126.com

0451-86323218

150028

哈尔滨市和兴路111号

焊接学报/Journal Transactions of the China Welding InstitutionCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊主要刊登焊接各专业学科理论研究的专题论文和反映焊接新材料、新工艺方法的专题论文。它代表了中国焊接学术水平具有一定的权威性，在国内外拥有广大的读者，在国际上享有一定的声誉。被美国《工程索引（Ei）》、《科学引文索引（SCI）》收录，是中国科技论文统计源期刊。
正式出版
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    基于改进SIFT算法的超声图像拼接方法

    迟大钊徐智贤刘海春李庆生...
    1-7页
    查看更多>>摘要：针对大型结构超声C扫描获得的多幅子图像,为了获取被测结构的全景图像,研究图像的拼接方法.根据超声波法成像检测的动态过程并结合数字化图像处理技术,在传统的基于尺度不变特征变换(scale invariant feature transform,SIFT)算法基础上,提出了一种改进的超声C扫描检测图像拼接方法.首先,针对传统SIFT算法存在超声图像配准成功率低的问题,利用超声扫查过程中探头起始位置的矢量差对SIFT算法得到的特征点粗匹配结果进行筛选;其次,采用动态规划的方法寻找最佳缝合路径;最后,沿最佳缝合路径进行渐入渐出融合以改善融合区域的视觉效果.人工缺陷试块及焊接结构试件超声图像的拼接结果表明,基于改进的SIFT图像拼接算法可以将多幅超声C扫描子图像有效拼接为全景图像;所提方法特征点匹配准确率高、图像融合失真小,优于常规SIFT图像拼接算法;拼接图像中,目标位置关系对应良好,可实现结构加工质量的整体无损评价.

    无损检测超声成像图像拼接SIFT算法

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    Al-Mg合金搅拌摩擦焊接头的组织演变及腐蚀性能

    刘金浩李家辰张亮亮吴宝生...
    8-18页
    查看更多>>摘要：文中基于电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)和动电位极化等方法,探索了 Al-Mg系合金AA5083-H112搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)接头的微观组织、腐蚀性能和力学性能,揭示了 Al-Mg系合金搅拌摩擦焊接头微观组织的演变机理,明确了微观组织对其腐蚀性能和力学性能的影响规律.结果表明,5083-H112铝合金搅拌摩擦焊接头从母材区(base metal zone,BMZ)到焊核区(nugget zone,NZ)的组织演变规律符合连续动态再结晶机制.800 r/min下接头从BMZ到NZ的平均晶粒尺寸先增大后减小,大角度晶界(high angle grain boundaries,HAGBs)占比先减小后增加.随转速的升高,NZ的平均晶粒尺寸逐渐增大,HAGBs占比受焊接热输入及焊后冷却时间的影响先减小后增大.同转速下接头不同区域和不同转速下接头NZ的腐蚀倾向均呈现出与HAGBs占比正相关的规律,腐蚀部位主要在晶界,腐蚀形貌呈现出晶间腐蚀和剥落腐蚀的特征.接头各区域的硬度与微观组织相符,但对转速的变化不敏感.在600 r/min和1 000 r/min转速范围内接头抗拉强度达母材的97％以上,同时断后伸长率与母材接近.

    Al-Mg合金搅拌摩擦焊组织演变腐蚀性能力学性能

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    预充氢对SCR焊接接头应力腐蚀敏感性影响

    肖友福刘永贞孙有辉闫玉升...
    19-27页
    查看更多>>摘要：文中通过对X65制钢悬链线立管(steel catenary riser,SCR)焊接接头进行微观组织分析、慢应变速率拉伸试验(slow strain rate test,SSRT)及断口分析,探究预充氢对SCR应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)敏感性的影响.结果表明,焊接接头热影响区中,细晶热影响区(fine-grained heat-affected zone,FGHAZ)主要由细小且均匀的铁素体(ferrite,F)和珠光体(pearlite,P)组成,使该区域力学性能显著优于其他热影响区域,而粗晶热影响区(coarse-grained heat-affected zone,CGHAZ)主要包括大块的先共析铁素体(proeutectoid ferrite,PF)、M-A组元等组织,使得该处抗SCC性能较差.SSRT试样在不同预充氢时间的条件下,应力-应变曲线的弹性阶段几乎重合,但预充氢使得试样抗拉强度降低.此外,NaCl溶液腐蚀环境试样未充氢及充氢4天的应力腐蚀敏感性系数EZ分别为0.67％和11.14％;H2S腐蚀环境试样未充氢及预充氢4天的应力腐蚀敏感性系数EZ值分别为11.96％和46.38％,证明两种腐蚀环境下预充氢均会降低焊接接头的抗SCC能力.试样在空气环境中发生韧性断裂,在两种腐蚀环境主要发生准解理断裂,预充氢使材料韧性降低,断口附近的微裂纹和孔洞现象加剧,降低了材料的抗SCC性能.

    钢悬链线立管X65钢应力腐蚀开裂预充氢

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    基于SiPESC.FEMS焊接热力耦合分析模块研发

    周延平董凯骏李辉刘洪宇...
    28-37页
    查看更多>>摘要：文中基于集成计算仿真平台SiPESC的开放式有限元分析软件SiPESC.FEMS,研发了模拟焊接过程有限元分析模块.该分析模块可将焊接过程热瞬态分析所得节点温度场以热载荷形式映射到力学分析中,充分考虑焊接过程中温度变化对结构性能的影响,实现焊接结构全过程热力耦合数值仿真,并支持多步分析,可模拟多道焊接工序及复杂焊接过程.其中热瞬态分析可模拟焊接的非线性瞬态热传导过程,支持多种焊接移动热源和常用的热单元类型以及热对流和热辐射等复杂边界条件的处理.而焊接结构力学分析可自定义与温度相关的力学材料参数,支持热弹性和热弹塑性等本构模型.文中采用空心圆筒与带孔方形板沿圆筒外侧焊接的算例进行数值分析对比,采用顺序热力耦合分析方式,其中焊接热分析过程为瞬态热传导计算,结构静力分析过程为热弹塑性计算.计算结果与目前广泛应用的计算机辅助工程(computer aided engineering,CAE)商用软件ABAQUS相比,温度最大值偏差为0.000482％、位移最大值偏差为0.023 1％、等效塑性应变最大值相同.该分析模块的计算精度和ABAQUS基本一致,验证了该焊接模块计算的有效性及解决工程实际问题的能力.

    热力耦合分析SiPESC.FEMS焊接过程有限元数值仿真温度场映射

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    基于计算机视觉的锂电池连接片焊接检测系统

    于强肖澜郑大伟彭昭鸿...
    38-49页
    查看更多>>摘要：为了满足锂电池生产企业对锂电池连接片的焊接质量进行自动化检测的需求,设计了一种基于计算机视觉的锂电池连接片焊接质量检测系统.针对正、负电极材料的光学特性和检测精度要求,设计了两套光学系统分别实现锂电池正、负电极的成像,提出了多重自适应模板匹配算法提取正、负电极焊缝区域,采用自适应阈值分割法对焊缝区域实现灰度化操作,使用灰度形态学运算弱化灰度图的噪点突出焊盘特征点,利用轮廓提取算法实现焊盘特征点的提取,依据特征点数量实现极耳裁切缺陷的检测,将U2-Net语义分割模型引入焊接质量检测任务,采集正、负电极焊缝和烧穿、虚焊、焊接氧化缺陷数据集,利用数据增强技术扩充数据集,解决焊接缺陷的小样本和小目标问题,融合应用U2-Net语义分割模型和轮廓提取算法实现焊缝尺寸测量以及虚焊等缺陷的检测.系统试运行结果表明,缺陷检出率为99.98％,误检率仅为0.06％,满足企业的实际需求,实现了快速、无接触且准确的自动化检测.

    计算机视觉焊接检测语义分割图像处理锂电池

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    激光钎涂金刚石的涂层形成行为及其机理分析

    秦建龙伟民魏世忠武汉琦...
    50-58页
    查看更多>>摘要：利用激光热源进行金刚石钎涂研究,并借助高速摄像对金刚石涂层成形行为及其机理进行分析.结果表明,在没有金刚石的情况下,钎料粉末的熔合铺展过程可分为粉末熔化、液态钎料聚合、粉末吸附熔合、润湿铺展和涂层凝固成形5个阶段,表面张力最小的位置处于熔池中心,而表面张力最大的位置处于熔池边缘,熔池中存在表面张力梯度,是熔池流动的主要驱动力;涂层中加入金刚石,涂层成形经历比未加入金刚石多出一个阶段,即金刚石迁移至涂层表层阶段,位于钎料润湿铺展阶段之后,钎涂过程中,金刚石趋向于沿着熔体表面边缘上浮,这主要是由于金刚石与液态钎料之间的界面张力远大于与固态基体界面张力,还有Stokes力、重力、浮力、Basset力等综合作用所致;钎涂过程中,金刚石透射激光的高效低损伤热作用特性会有效避免金刚石在钎涂过程中的过热损伤,这是金刚石激光钎涂层的最大潜在优势.

    激光热源钎涂金刚石高速摄像润湿机理

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    激光熔覆碳化物增强镍基涂层组织与性能的热处理调控

    董逸君王勇刚李东亚朱珊珊...
    59-68页
    查看更多>>摘要：基于激光熔覆技术成形了 Ni35-WC-MoS2-CeO2自润滑耐磨涂层,研究了热处理对涂层的物相组成、显微组织、显微硬度、残余应力以及摩擦磨损性能的影响,揭示了涂层的磨损机理.结果表明,激光熔覆层质量良好,没有出现明显气孔和裂纹,涂层与基体呈致密的冶金结合.物相组成主要包括y-(Fe,Ni),Cr7C3,M7C3以及MoS2和CrS两种润滑相等,显微组织主要为柱状晶和等轴晶,在基体中包含了块状硬质相和球形润滑相,平均显微硬度为904 HV,表面残余拉应力为304.6 MPa.涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.51和3.64 × 10-4 mm3/(N·m),磨损机理为磨粒磨损和疲劳磨损;经300 ℃和600 ℃热处理之后,涂层中没有发生相变,但固溶体和碳化物发生分解,同时晶粒组织长大并呈现出分解现象,导致显微硬度和残余拉应力幅值均降低,磨损率进一步降低,摩擦过程更稳定,磨损机理转变为粘着磨损和磨粒磨损.因此,对激光熔覆Ni35-WC-MoS2-CeO2自润滑涂层进行热处理,使显微组织更加均匀并释放残余热应力,碳化物硬质相不易于从涂层中被剥离,使涂层保持较高的硬度和韧性,有助于提高摩擦磨损性能.

    激光熔覆自润滑涂层显微组织残余应力磨损性能

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    S32101双相不锈钢U形坡口激光填充焊接修复工艺

    朱加雷郭方涛李守根张仁祥...
    69-78页
    查看更多>>摘要：文中采用开设坡口的方式去除裂纹、通过坡口填充焊接修复的方式进行维修,在空气环境中开展了 S32101双相不锈钢激光填丝焊接修复工艺试验研究,焊接工艺及相关参数可以作为水下焊接研究的参考依据.为避免过高激光功率输入损坏焊接辅助装置,在5 000～6000 W激光功率的工艺窗口下,对开设的坡口进行了 3次填充修复及4次填充修复,对焊缝截面、显微组织、力学性能以及耐腐蚀性能分别进行了研究.在试验过程中,采用了光学显微镜和扫描电镜等,分析了焊接过程中热输入对微观组织转变的影响.同时通过对比不同激光功率下焊缝的拉伸性能和显微硬度,进一步揭示了工艺参数对焊缝力学性能和耐腐蚀性能的具体影响,从而优化了修复工艺的稳定性和可靠性.结果表明,3次填充修复后的焊缝存在气孔以及冶金熔合不良等问题,4次填充修复后的焊缝截面未见气孔缺陷,拉伸试件断在母材位置.层间焊道的预热和再热促使焊缝中奥氏体析出,焊缝中奥氏体含量略高于铁素体含量,平均硬度略低于母材.焊缝中较高含量的Ni元素和Mo元素使得焊缝的耐腐蚀性能优于母材,4次填充修复得到的焊缝满足空气环境中修复质量标准要求.

    激光焊接S32101双相不锈钢微观组织耐腐蚀性能显微硬度

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    铝/钢电磁脉冲焊接IMCs性能的计算与试验分析

    迟露鑫黄岩陈俊成刘家乐...
    79-87页
    查看更多>>摘要：采用第一性原理计算了铝/钢电磁脉冲焊接极窄焊缝Fe-Al金属间化合物(intermetallic compounds,IMCs)的不同晶面的热力学稳定性、表面能和电子功函数值,并结合界面微观形貌的扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)等测试方法,分析了焊缝可能存在的IMCs及其对界面腐蚀性能的影响.结果表明,第一性原理计算结果与试验数据基本吻合,计算得到铝/钢IMCs形成能和结合能均为负值,且满足热力学稳定结构,其形成能力强弱顺序为 Fe2Al5,FeAl,FeAl3,Fe3Al 和 FeAl2,稳定性强弱顺序为 Fe2Al5,Fe3Al,FeAl,FeAl3 和 FeAl2,其中 Fe2Al5 的形成能为-9.379 eV/atom,结合能为-13.612 eV/atom,是焊缝最稳定的相;电子功函数值对应的耐腐性由弱到强顺序为Al,FeAl2,FeAl3,Fe2Al5,FeAl 和 Fe3Al;能谱仪(energy dispersive spectroscope,EDS)分析表明,焊缝主要存在 Fe2Al5,FeAl3 和少量FeAl2,椭圆环形焊缝还存在FeAl,直形焊缝还有Fe3Al;焊缝FeAl3的电子功函数较小,在盐雾腐蚀介质中充当阳极,易被腐蚀,并随着腐蚀周期增长,焊缝主要相Fe2Al5充当阳极,并由直形焊缝向椭圆环形焊缝快速腐蚀扩展,至整条焊缝失效.

    铝/钢电磁脉冲焊接金属间化合物第一性原理计算耐腐蚀性

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    UHSLC制备M2涂层微观组织与界面应力

    张楠徐一斐杜博睿王淼辉...
    88-96页
    查看更多>>摘要：利用超高速激光熔覆(ultra-high speed laser cladding,UHSLC)技术在42CrMo钢基体表面制备了 M2高速钢涂层.采用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)、能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)、X 射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)和透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)对M2涂层的微观组织结构进行了研究.结合原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)对纳米玻氏压痕的投影接触面积进行了测量和修正计算,并获得了 M2涂层沿截面厚度方向的残余应力分布.结果表明,UHSLC制备的M2涂层稀释率较低,与42CrMo钢基体形成了宽度约为1～2 pm的熔覆界面,界面冶金结合良好.靠近熔覆界面的M2组织形貌以等轴状为主,中间区呈现大量片状马氏体组织,浅表区由晶内纳米级针状马氏体+晶界"篮网"状晶界碳化物组成."篮网"状碳化物主要为非稳态V4C3和非稳态Cr3(W10C3)2,且相互符合[(5)(15)3]v4C3||[110]Cr3(W10C3)2和(015)v4C3||((1)15)Cr,(W10C3)2的平行位相关系.修正计算了 pile-up引入的压头接触投影面积,所获得的M2熔覆界面残余应力信息与G&S(Giannakopoulos & Suresh)能量法吻合度较高.当M2熔覆界面位置的残余拉应力达到约300 MPa的峰值后,在42CrMo钢热影响区内呈现应力陡降并随后进入压应力状态.

    超高速激光熔覆显微组织残余应力纳米压痕

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