双金属熔敷复合制造无熔深结合机理与视觉控制法

针对双金属无熔深熔敷焊接方法，采用高分辨电子显微与断口分析、微区X射线能谱分析、X射线结构分析等研究异种金属接头元素浓度分布、组织结构、结合状态、断口形貌等，分析固液互溶、扩散、化合过程，并通过快速傅氏变换算法分析异种金属晶格的结合机理；探讨固相高熔点金属与液相低熔点金属冶金结合机理和边界条件；针对等离子、电弧和感应热源无熔深熔敷焊接，研究无熔深视觉控制方法，采用近红外光电转换器件和窄带-截至复合滤光系统获得清晰的熔池图象，获取熔池形态尺寸、边缘特征和指标参数以及三维视觉形态学特征；研究熔池温度场、流场和力场，给出高熔点金属不同熔化状态下，熔池的特征及指标参数；建立熔池视觉图像特征参数与高熔点金属基体熔化状态的关系模型，以无熔深熔敷焊接机理为指导，并用有限元方法和同步对比校正，建立双金属熔敷焊接无熔深视觉控制模型，为高、低熔点双金属无熔深熔敷焊接制造提供科学依据。

针对双金属无熔深熔敷焊接方法，采用光学显微镜和高分辨电子显微对双金属无熔深熔敷焊接头进行了微观组织分析、断口形貌分析、能谱分析等研究，对其元素浓度分布、组织结构、相结构、结合状态和断口形貌进行了研究，分析了固液互溶、扩散、化合过程；并对异种金属熔敷焊无熔深结合机理进行了分析；对异种金属熔敷焊接头的元素和相进行了分析；对异种金属熔敷焊接头断裂机理进行了探讨。针对铜-钢、铝-钢、铝-镀锌钢板异种金属无熔深熔敷焊接，研究无熔深视觉控制方法，提出了基于改进阈值的快速熔池图像几何形态特征参数提取方法，用以快速提取熔池图像几何特征；提出了基于CV模型的熔池图像几何特征参数提取方法，用以获得连续的熔池区轮廓；提出了压缩与带极电弧基体熔化、焊穿的视觉图像特征，并进一步研究了其灰度均值及标准差特征，为双金属无熔深熔敷焊接制造提供理论依据。