基于超声波无损检测的电阻点焊质量及性能评估可视化技术研究

电阻点焊接头的焊后检验作为保证焊接质量的一个重要环节，在地铁车辆不锈钢车体的焊装生产中一直备受重视。目前点焊接头质量的超声波检测技术大多为定性检测，无法确定熔核的几何状态、内部缺陷尺寸等质量信息。为此，开展了电阻点焊接头中超声波传播特性及其声场分布研究，研发了一种基于大直径、密集阵元探头的点焊接头内部连接状态快速超声成像及评估检测系统，通过对超声信号的深度处理技术研究，提取能够表现接头内部不同连接形态及缺陷的几何信息，建立定量化的检测模型，实现了不锈钢点焊接头内部连接状态的直观成像以及熔核尺寸的自动识别与计算。经超声波检测试验验证，熔核尺寸超声测量值和实测值吻合良好，其正态分布曲线均值为-0.001 87，标准差为0.139 2，相对误差均值和方差都很小。     

电阻点焊超声在线监测

电阻点焊质量决定了车身强度和车辆安全。超声无损检测方法常用于焊后抽检,但车身焊装完成后,结构内部诸多焊点难以触及,无法检测。针对上述问题,将超声检测技术应用于焊接过程监测,基于脉冲-回波超声探头与特征信号分析技术,研究点焊过程工件内部超声场瞬态分布情况;设计了新型内置超声波探头电极结构,将超声探头嵌入电极动臂水冷腔,进行脉冲电阻点焊超声在线监测试验,分析超声时程、焊接过程超声回波特征;利用声学信号实时记录焊核熔化和凝固过程,并研究点焊典型焊接缺陷虚焊的超声回波图特征,分析基于回波的虚焊焊点鉴别方法。研究结果表明,通过观察C扫描图像特征与A扫描信号的变化,能够很好地划分点焊接头的热影响区、熔合区、熔核区以及焊接缺陷。通过C扫描图像特征对虚焊焊点进行快速识别,进而实现点焊缺陷检测和熔核尺寸测量。     

TC4直流点焊电流波形的频谱与熔核直径的关系

通过对分流条件下,钛合金点焊焊接电流波形进行快速傅立叶变换(FFT),获得了焊接电流波形的幅频图,并将熔核直径与对应的幅频值进行对比分析,发现电流谐波幅值与熔核直径近似成线性正比关系.即随着点焊熔核尺寸的增大,谐波幅值呈线性上升.利用这一规律,可实现在分流条件下钛合金点焊熔核直径的实时无损检测.     

基于信号分形与支持向量机的点焊检测方法

鉴于分形维数对数据样本集复杂程度的定量描述特点及支持向量机在小样本集合分类和回归方面所具有的显著优势，采用信号数据序列的分形维数作为特征值，提出一种基于信号分形维数及支持向量机的点焊信号检测方法。分别对点焊飞溅缺陷和熔核尺寸缺陷建立两类支持向量机检测模型，构成支持向量机阵列，利用该阵列模型进行点焊飞溅和小尺寸熔核两种缺陷的综合检测。结果表明，该阵列对点焊缺陷的无损检测是比较精确的，能较好地无损检测到点焊过程中飞溅及小尺寸熔核两种缺陷。为点焊的无损检测提供了一种新的方法。     

应用数理统计方法对F产品点焊质量的分析

铝合金点焊最常见的缺陷是未焊透,即没有熔核或熔核尺寸不足。这种缺陷对产品质量影响很大。对于点焊熔核大小的检查,目前一般采用试焊工艺试片,然后进行破坏,并在低倍金相磨片上测量焊透率及熔核直径,确定符合技术条件规定后再焊接产品。但是,因为影响点焊质量的因素很多,所以试片的质量很难完全代表实际的产品。为此应用了数理统计方法来估价点焊熔核质量,并取得了较好的效果。我厂生产的F产品因焊点的脱点或小点     

低碳钢点焊熔核直径的超声水浸聚焦法检测

介绍用超声水浸聚焦法测定低碳钢点焊熔核直径.检测及验证结果表明,根据透过焊点的超声波形第一峰值的变化情况,可以较准确地确定点焊熔核的直径.     

电阻点焊熔核直径的相控阵超声检测

为解决使用现有超声检测系统评估电阻点焊熔核直径误差较大的问题,基于相控阵超声探头与特征信号分析技术,提出了一种点焊熔核直径定量化检测方法,重点研究了表面压痕对单阵元超声信号的影响规律,揭示了基于阵元超声信号的熔核边缘识别方法,并试验验证了熔核直径评估方法的精度.试验结果表明,点焊熔核直径的相控阵超声检测结果与金相检验结...     

基于合成孔径聚焦成像的超声衍射时差法图像优化处理

为了改善超声衍射时差法(TOFD)检测图像品质,提高缺陷图像的横向分辨率,从基本原理出发,建立了D扫和B扫TOFD图像的合成孔径聚焦成像模型,对提高合成孔径聚焦成像品质的方法进行了研究,实现了TOFD图像的合成孔径聚焦技术与匹配滤波、维纳滤波、旁瓣抑制等算法的综合集成。试验结果表明,提出的合成孔径聚焦成像算法能有效改善TOFD图像质量,增强对缺陷尺寸的横向定量识别,有利于高分辨TOFD技术的实现。     

SUS304奥氏体不锈钢板点焊接头的超声成像分析

利用超声波水浸聚焦入射法对1 mm厚的SUS304奥氏体不锈钢板点焊接头进行超声C扫描成像检测.分析了不同焊接工艺参数下的C扫描图像特征,甄别了飞溅、焊穿等典型焊接缺陷,并提取其对应的A扫描信号.基于C扫描图像对焊核直径进行了测量,并与焊核切口端面尺寸进行了比较.结果表明,基于超声波水浸聚焦入射法得到的C扫描图像,能有效观测焊核内部形貌特征.焊接电流超过8 kA,电极力小于2 700 N时,超声波C扫描图像中清晰反映出飞溅、焊穿等缺陷,其对应区域的A扫描信号与正常熔核区波形特征有明显差异;借助超声C扫描图像测得的焊核直径为4.39~5.25 mm.     

铝合金点焊焊点超声回波信号特征与熔核直径测量方法

对铝合金点焊焊点进行了超声检测,分析了焊点各区域的超声回波信号特征,并用MATLAB设计了点焊焊点熔核直径的计算程序.该程序可通过两种方法来计算焊点熔核直径,一种是对超声A扫描信号处理,另一种是对B扫描图像进行处理.最后,将计算所得的焊点熔核直径值和熔核直径实测值对比.结果表明,采用超声回波信号法测量焊点熔核直径是可行...     

SAFT成像技术在棒材超声成像检测中的应用

以变形钛合金棒材为检测对象,将超声合成孔径聚焦技术(SAFT)算法进行适当的改进,使其适合棒材检测。对棒材试块进行SAFT成像和B扫描成像,通过比较,发现SAFT成像能够增强缺陷信号,提高检测灵敏度。     

薄板点焊超声检测信号特征分析与缺陷识别

运用低碳钢薄板点焊超声检测有限元仿真模型,对气孔、压痕过深、熔核过小、脱焊等四种缺陷类型的点焊检测超声仿真信号进行快速傅里叶变换得到其频谱图,并采用统计学方法分别提取了超声信号时域和频域特征值.通过分析超声在不同缺陷焊点内部的传播规律,以及特征值的变化规律,总结了点焊缺陷类型的识别方法.利用该方法对大量点焊试样超声检测试验信号进行缺陷识别并与金相试验结果对比分析. 结果表明,综合分析超声检测信号时域和频域特征值规律,能够有效地识别点焊缺陷类型.     

超声水浸聚焦法检测1Cr18Ni9Ti点焊熔核直径

对超声水浸聚焦法检测１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ点焊熔核直径的具体过程进行了叙述。检测有验证结果表明，根据透过焊点的超声波形第一峰值的情况，可以较准确地一点焊熔直。地模拟试的对比分析，发现点焊熔焊柱的柱状晶组织是造成趣味怕波第一峰值变化的主要原因。     

铝合金电阻点焊热声场研究

电阻点焊是电阻焊技术的重要组成之一,该工艺具有能量集中、生产效率高、易于实现自动化等特点,是一种不可或缺的材料加工方法,被广泛应用于多个领域.点焊工艺又是一个电、热、力等多因素耦合的复杂过程,工艺过程非常短,而且熔核无法直接观测,增加了对其进行有效地质量检测的难度.目前,超声波等多种检测技术取得了一定的效果,但仍存在诸多不足.本文依据热声理论,研究铝合金电阻点焊的熔核尺寸与热声场规律,为进一步利用热声效应反演熔核尺寸信息做好铺垫,从而可以以此熔核信息来判断焊点质量,为电阻点焊质量检测提供新的途径.在热声理论的基础上研究了铝合金电阻点焊熔核尺寸与热声发射之间的关系,并且利用Matlab软件编程计算,模拟了不同形状尺寸点焊熔核的热声发射情况.结果表明:随着熔核半径的整体增加,工件表面热声压幅值呈上升趋势;熔核不同方向的热声压幅值随着该方向上熔核半径的增大而逐渐降低.     

电阻点焊熔核检测标准对比及分析

以不锈钢轨道车辆电阻点焊熔核检测为例,分析了轨道车辆制造行业电阻点焊常用的JIS E 4048、EN15085、以及某项目指定使用的美国航空航天用电阻焊接规范AWS D17.2/D17.2M:2013对电阻点焊熔核尺寸的相关要求,并通过实例对比分析焊接缺陷及熔核厚度。结果表明,美国AWS标准明显较其他标准要求更加严格。     

基于热声理论的铝合金电阻点焊熔核反演成像研究

电阻点焊过程具有一些独特的性质:形核过程的时间短;点焊熔核的形成过程因处于封闭状态而无法直接观测,直接提取焊点质量信息非常困难。目前,超声波等多种检测技术得到了一定的发展,但仍存在诸多不足。因此,本文引入热声理论,结合近场声全息理论和反演理论,利用交流点焊时工件产生的周期性波动的热量及由此而激发的热声效应来反演熔核尺寸信息,以此来判断焊点质量,为电阻点焊质量检测提供新的途径。结果表明:反演熔核图像能在一定程度上反映熔核截面尺寸的变化趋势及形貌特征。厚度为0.5 mm的工件的反演结果失真比较严重;厚度为1.0 mm和1.5 mm的工件,反演图像基本能反映出熔核尺寸的相关信息,但尚不能准确描述熔核的绝对尺寸。     

TA1钛合金自冲铆接与点焊连接抗拉剪性能的对比

采用自冲铆接(SPR)和电阻点焊对厚度为1.5 mm的钛合金板材进行了连接试验。通过剖面直观检测法分析了自冲铆接头成形质量并获得板材的最优铆接参数;利用超声波C扫描法对点焊接头进行了超声成像检测,获得其熔核直径;对试件进行拉伸-剪切试验并比较了两种接头的静力学性能。结果表明:自冲铆连接工艺可以在不预先热处理条件下对钛合金同种板材进行有效连接;在点焊接头的熔核直径与铆钉钉腿直径接近的条件下,点焊接头比自冲铆接头的静失效载荷高,点焊接头的能量吸收能力更强,适用于对缓冲吸震性能要求较高的结构。     

DP590双相钢单面点焊接头超声信号及力学性能分析

运用超声波水浸聚焦入射法对1.5 mm的DP590双相钢单面点焊接头进行超声C扫描成像检测,分析不同焊接电流下的超声C扫图像特征及超声C扫描图像中不同区域对应的A扫信号的变化规律,并对点焊接头进行拉伸-剪切试验,测试接头的力学性能。结果表明:通过观察超声C扫描与超声A扫信号的变化,能够很好地观察点焊接头的内部形貌特征,检测到焊接缺陷的位置与大小;随着焊接电流的逐渐增大(12.5~14.5 k A),接头熔核直径呈递增趋势,对应的失效载荷均值从5549.5 N增加到9258.49 N;当焊接电流增加到15 k A时,接头的熔核直径增大,但由于焊接飞溅的产生,接头的失效载荷和能量吸收值都呈递减趋势。     

钛合金胶接点焊与电阻点焊接头性能对比分析

分别对1.5 mm厚的钛合金板进行胶接点焊和电阻点焊连接,获得了不同焊接电流下的胶接点焊和电阻点焊接头,从熔核的C扫描图像、接头的失效载荷和断口形貌等方面,对比分析了胶接点焊和电阻点焊的接头强度及失效样貌. 结果表明,通过观察A扫描信号的变化与C扫描图像的特征,能够很好的划分接头的热影响区、熔合区、熔核区以及检测出接头的熔核直径和焊接缺陷. 随着焊接电流(7.0～10.0 kA)的逐渐增大,接头熔核直径及失效载荷呈递增趋势;当焊接条件相同时,胶接点焊接头的熔核直径普遍大于电阻点焊接头,但接头的强度相当. 当电流在7.0～8.5 kA时,接头强度不足,熔核区的断口处出现大小不等的韧窝,呈现出韧性断裂特征;当电流为10.0 kA时,接头强度较高,主要呈现出韧性断裂与准解理断裂特征.     

分时压电振动对铝合金电阻点焊强度的影响

将压电致动器串联到点焊电极，基于触发控制系统实现在点焊过程中不同阶段对焊点施加脉冲振动，对6061铝合金进行电阻点焊试验，通过力学拉伸分析和金相观察研究了分时压电振动对点焊接头的力学性能和接头微观熔核尺寸的影响。结果表明，在全程压力复合控制和凝固阶段的压力复合控制阶段中，接头抗剪力偏低，接头内部出现了大量的裂纹缺陷；在通电焊接阶段压力复合控制中，接头抗剪力增大，熔核尺寸明显增大，内部缺陷较少。在焊接阶段120 ms压力复合控制时，接头的抗剪力达到最大2.11 kN。焊接阶段后60 ms压力复合控制较焊接阶段前60 ms压力复合控制，熔核尺寸有所增大，内部缺陷有所减少。