用时频分析法研究铝合金电阻点焊过程中的声音信号

研究了铝合金点焊过程中声音信号的时频域能量分布，并应用它来识别点焊的熔核状态。点焊过程中的声音信号包含着熔核形成信息，是点焊质量监控的重要参数。为了能够确定熔核的变化状态，作者尝试采用非平稳过程的时频分析方法对声音信号进行研究，试验与计算结果表明，Choi-williams时频分布是一种较好的铝合金点焊声音分析方法，可以区分不同熔核状态，其计算结果可作为铝合金点焊过程的监控参数和质量检验的依据，具有一定的实用价值，同时它对其它焊接方法中的信号分析与处理也有较高的参考价值。     

利用分形维数提取铝合金点焊过程中电压信号特征量

针对铝合金点焊过程中电压信号的非线性特点，从分形理论出发，首次尝试利用盒维数作为特征量对点焊质量进行定量描述。试验与计算结果对比表明，对不同点焊质量下的电压参数进行检测与盒维数计算，其结果明显不同，这辩明以盒维数作为特征量能够有效反映点焊质量的变化。因此，利用分形维数方法提取点焊过程中信号的特征量为检测点焊质量提供了一种新途径，同时对其他焊接方法中的信号分析与处理也有较高的参考价值。     

利用虚拟仪器技术研究铝合金点焊过程质量参数

利用虚拟仪器软件开发工具LabVIEW设计了铝合金点焊质量检测系统,该系统可实现点焊过程中各特征信号的采集、显示、存储和数据分析等动能。试验证明,检测系统能够满足铝合金点焊过程中实时质量监测的要求。     

多元化铝合金直流点焊质量监测系统的研发

为了克服由于多种电阻点焊质量影响因素引起的单参数检测技术的不足,充分利用点焊过程中各种参数所提供的熔核质量信息,工作中构建了以焊接磁场、焊接电压、电极位移,作为铝合金点焊质量评定特征信息的铝合金点焊质量监测系统。试验证明,监测系统能够高速准确地采集铝合金点焊过程的多个特征信号,并能有效反映点焊过程中焊点熔核的变化,对焊点质量作出准确判断,满足点焊过程质量监测的要求。     

多元化铝合金直流点焊接质量监测系统的研发

为了克服由于多种电阻点焊质量影响因素引起的单参数检测技术的不足,充分利用点焊过程中各种参数所提供的熔核质量信息,工作中构建了以焊接磁场、焊接电压、电极位移,作为铝合金点焊质量评定住处特征信息的铝合金点焊质量监测系统.试验证明,监测系统能够高速准确地采集铝合金点焊过程的多个特征信号,并能有效反映点焊过程中焊点熔核的变化,对焊点质量作出准确判断,满足点焊过程质量监测的要求.     

铝合金电阻点焊的形核特点

在铝合金的电阻点焊过程中，由于接触电阻具有随机性和分布不连续的特征，而且铝合金材料本身具有优良的导电、导热能力，这使得其点焊的形核过程具有独特的特点。文中采用数值模拟与试验研究相结合的方法对铝合金点焊形核过程进行了分析研究。研究结果表明，铝合金点焊的形核过程与低碳钢等材料的形核过程显著不同，它可以分为以下三个阶段：随机形核阶段、扩展融合阶段和熔核增厚阶段。文中详细介绍了每个阶段的特点和规律。特别是在工频交流焊接的情况下，前两个阶段一般在第一个半波内就已经完成，因此第一个半波对铝合金点焊的焊接质量起着决定性作用。结合这些特点和规律对铝合金点焊的控制提出了一些有价值的建议。     

铝合金点焊电压信号的分形特征

以非线性分形理论为基础,利用盒维教定量地描述了铝合金点焊过程中非线性电压信号,并时不同点焊质量下的电压参数进行检测与盒维数计算,建立铝合金点焊质量与分形维数关系.试验与计算结果表明:以盒维数作为特征量能够有效地反映点焊质量的变化,这对大型舱体铝合金点焊质量监测的研究具有较高的理论和实践参考价值.     

基于LabVIEW的铝合金点焊数据采集系统的设计

介绍了一种铝合金点焊过程电压、电流、声音和电极位移信号的实时采集系统,并给出了该采集系统所采用的传感器和数据采集卡等硬件构成原理和使用虚拟仪器设计软件LabVIEW编制的程序框图.试验表明：该采集系统能够正确采集铝合金点焊过程的各个特征信号,并能有效反映焊接过程中焊点熔核的变化,可以满足点焊过程实时监测的要求.     

不锈钢点焊电流信号的倒频谱分析

飞溅将引起电流信号的异常变化。采用倒频谱法对不锈钢点焊过程中有、无飞溅的电流信号进行变换，分析比较两种情况下电流信号的倒频谱图，发现它们的倒频谱图在对称性、尖峰个数和大小方面具有明显差异。该方法可以提取出；最焊过程飞溅的特征量，为检测焊接过程是否发生飞溅提供了一种方法。     

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。     

铝合金电阻点焊压力信号的动态特征分析

基于点焊焊接过程信息采集系统，研究铝合金电阻点焊压力信号的动态特征. 从时、频域角度对比分析飞溅焊点和正常焊点的压力信号，发现飞溅焊点压力信号会发生突变并具备明显的特征频率，而正常焊点无明显相关特征；采用db5小波对压力信号进行7层分解，获得不同频带下压力信号的时、频域波形及各层细节信号的能量比. 结果表明，根据信号的不同形态和特征，提取通电阶段压力信号的标准差、小波分解细节信号目标层的峰-峰值、能量比的最高值以及其所在层数，均可作为识别飞溅缺陷的特征指标.     

Application of the wavelet packet and its energy spectrum to identify nugget splash during the aluminum alloys spot welding

Nugget splash during aluminum alloys spot welding has a detrimental effect on weld nugget integrity, strength and durability of the welded joints. This investigation is performed to identify nugget splash from voltage signals became these are easily accessible on-line. In the present work, we propose a novel method based on the wavelet packet transform and its energy spectrum for pattern recognition of splash signal. The result demonstrates that this novel method is more accuracy and a useful way of monitoring the spot welding quality.     

薄镀锌钢板点焊超声谐振检测

研究了低频超声探头的谐振特性,并将这种谐振特性用于镀锌薄板的点焊检测中.采用接触式低频探头对点焊进行检测时,检测探头能够接收到未焊薄基板产生的半波谐振高频信号,这些半波谐振信号的高频部分处于探头频带外的奇数次谐振频率附近.通过小波包变换的方法可以将这些高频信号从检测信号中分离出来并用于点焊的质量评价.分析小波包变换中各尺度信号,获取了能够评价焊核质量的超声波特征值并将这些特征值与点焊力学性能联系起来,提供了一种能够定量评价点焊质量的超声无损评价方法.此外,采用低频探头对点焊进行检测较之普通检测方法将大大降低检测成本.     

Identification of acoustic emission signal in aluminum alloys spot welding based on fractal theory

The acoustic emission signal of aluminum alloys spot welding includes the information of forming nugget and is one of the important parameters in the quality control. Due to the nonlinearity of the signals, classic Euclidean geometry can not be applied to depict exactly. The fractal theory is implemented to quantitatively describe the characteristics of the acoustic emission signals. The experiment and calculation results show that the box counting dimension of acoustic emission signal, between 1 and 2, are distinctive from different nugget areas in AC spot welding. It is proved that box counting dimension is an effective characteristic parameter to evaluate spot welding quality. In addition, fractal theory can also be applied in other spot welding parameters, such as voltage, current, electrode force and so on, for the purpose of recognizing the spot welding quality.     

电极形状对AA5182铝合金电阻点焊性能的影响

采用自主设计的球面电极(spherical electrode, SE)进行铝合金的电阻点焊研究,从电极寿命、裂纹抑制及接头拉剪载荷三个方面,比较其与普通平端面电极(flat electrode, FE)对AA5182铝合金电阻点焊性能影响的差异,并结合SORPAS模拟结果验证和分析了产生这种差异的机理. 结果表明,针对AA5182铝合金中频直流电阻点焊,采用这种自主设计的SE电极所得的焊点拉剪载荷总体较高,裂纹风险因子也较小(SE:0.105～0.110, FE:0.148～0.152),焊点的裂纹呈现短而小的特征,电极寿命明显优于FE电极.     

超声辅助搅拌摩擦焊温度场及残余应力场分析

超声辅助搅拌摩擦焊是一项在搅拌摩擦焊的搅拌头上添加轴向高频振动的新技术. 以6 mm厚7075铝合金材料为研究对象,建立了超声辅助搅拌摩擦焊与普通搅拌摩擦焊接的热源模型,通过ANSYS软件研究了轴向振动对焊接过程温度场以及焊后残余应力的影响规律. 结果表明,轴向振动的添加能够增大热输入量,提高焊接峰值温度且降低焊缝残余应力;在相同转速及焊接速度下,当振动频率一定时,焊接峰值温度和焊后残余应力随着振动幅值的增加而增大;当振动幅值一定时,随着振动频率的增大,焊接峰值温度及焊后残余应力也相应增加.     

振动条件下硬铝合金TIG焊接的工艺优化

采用Al-Si系焊丝对Al-Cu-Mg硬铝合金进行半自动TIG焊，焊接过程中施加机械振动.采用正交试验方法对工艺参数进行优化，并对不同工艺参数下硬铝合金的焊接接头进行拉伸性能、硬度、显微组织和物相分析，分析振动参数和焊接参数对焊接接头组织性能的影响规律和作用机理.结果表明，最佳工艺匹配参数为:焊接电流I=110 A、振动幅度D=0.05 mm、振动频率f=50 Hz，此时接头的性能为:抗拉强度R_m=289.68 MPa，断后伸长率A=4.95%，焊缝平均硬度H为108.0 HV；合适参数的振动可以细化焊缝区显微组织、抑制孔状缺陷，并使焊缝显微组织为细小的等轴树枝晶和胞状树枝晶为主，进而提高焊接接头综合力学性能.     

航天高强铝合金点焊工艺对焊点质量的细致影响

通过对航天高强铝合金点焊焊核的显微分析,得到了不同焊接参数(压力、电流)对焊核几何尺寸、晶粒大小的影响,获得了焊接参数与焊核显微组织的相关性,能够在焊接参数变化较小、特征信号没有明显变化的情况下观察到焊接参数对焊核质量的细致影响,为点焊过程的精量化控制的进一步研究打下了基础.采用有限元分析软件SYSWELD,对铝合金点焊过程进行了建模仿真.研究了不同电极力、点焊电流与焊点熔核半径等焊点特征量之间的关系及其规律性.