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.     

电阻点焊熔核形核信息的声发射信号表征

以结构负载压电传感的方式,研究借助声发射信号表征电阻点焊铝合金过程的熔核形核信息,包括焊接过程的声发射信号表征和熔核质量信息的声发射信号表征.结果表明,电阻点焊不论是稳定形核还是非稳定形核均可以用声发射信号来表征熔核形核的不同物理阶段.熔核形核的飞溅、开裂等特征事件也可以利用电阻点焊过程声发射信号的形核声发射特征参数来予以界定.声发射特征参数与熔核形核尺寸、焊点拉剪载荷具有较好的相关性.可以使用焊接过程中的声发射特征参数作为检测或预测熔核形核尺寸和焊点拉剪载荷的依据之一.     

铝合金电阻点焊熔核截面反演成像

将反演理论及正则化方法用于熔核横截面电流反演成像,以反演图像直观判断焊点质量,扩大铝合金电阻点焊在对焊点质量要求较高领域中的应用.首先,建立熔核截面电流分布和周围磁感应强度关系的正演模型,并通过试验验证模型的可靠性;其次,建立反演模型,通过数值试验验证反演模型的可行性;最后,点焊成像试验,将测量的磁场信号反演为熔核截面的电流分布信息,并以图像形式显示.结果表明,反演图像反映了熔核截面电流分布特点,能够反应熔核质量的好坏,可以作为判断熔核质量的依据;正则化参数的选择影响反演图像的质量,过大或过小,反演图像都将偏离实际情况.     

压焊

20106085铝合金电阻点焊熔核截面反演成缈薛志清…／／焊接学报．-2010,31（2）：87～90将反演理论及正则化方法用于熔核横截面电流反演成像,以反演图像直观判断焊点质量,扩大铝合金电阻点焊在对焊点质量要求较高领域中的应用。     

DP780双相钢电阻点焊的数值模拟及试验验证

为了提高实际生产中的焊点质量,探究影响焊点质量的因素,针对厚度分别为1.6和2.0 mm的DP780样片组,建立电阻点焊过程的轴对称有限元模型,采用融合力场、热场、电场及微观组织结构的耦合分析模型模拟点焊熔核形成过程,研究点焊加热及冷却过程中的温度场分布特点,确定熔核尺寸和抗剪强度指标.通过试验测定实际点焊接头的熔核尺寸以及抗剪强度.结果表明,模拟预测的熔核尺寸、失效剪切力与试验值之间误差分别为2.05%和13.6%;焊接过程中的飞溅是导致误差的主要原因.     

电极形状对异种不等厚铝合金电阻点焊接头形貌的影响

为了准确预测异种不等厚铝合金电阻点焊熔核尺寸及表面形貌,本文综合考虑电阻点焊过程中电极与工件、工件与工件间接触面积的动态变化以及材料力学性能对接触电阻的影响,建立了较为完善的电阻点焊有限元模型,研究异种不等厚铝合金电阻点焊熔核形成机理以及电极圆角半径对接头形貌的影响规律.结果表明:熔核最先在焊点边缘形成,然后向中心扩展...     

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。     

TiO2粉末介质介入铝合金电阻点焊熔核形核电阻特征分析

以TiO2粉末作为添加介质进行铝合金电阻点焊. 焊接过程中利用实时传感技术对电阻点焊熔核形核过程的电极电压与焊接电流信号进行实时检测,通过对检测信号的计算和分析得到熔核形核动态电阻曲线,研究TiO2粉末介质对熔核形核与生长过程电阻特征的影响. 结果表明,随着TiO2粉末介质的介入,熔核形核动态过程发生变化,表现出不同的动态电阻特征. 由动态电阻曲线提取的接触电阻、终了电阻和形核电阻热效应3个特征值均能反映TiO2粉末介质对熔核形核质量特征的影响,且终了电阻、形核电阻热与焊点最大承载力高度线性相关,可作为检测熔核形核质量的依据.     

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.     

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。     

监测电阻点焊的新方法

在电阻点焊的各种监控、监测方法中,点焊过程的热膨胀位移,作为与焊点熔核形成密切相关的物理参数,可如实反映焊接结果及焊接规范的变化。因此通过膨胀位移与焊点熔核尺寸及主要焊接参数之间的联系,可达到监测电阻点焊的目的。     

超高强度钢电阻点焊数值模拟

通过sysweld有限元软件对等厚低碳高强度钢的点焊过程进行了电、热、机械的数值模拟分析。并根据电阻点焊实验提供的熔核尺寸和喷溅极限电流对模型进行了验证。结果表明:所有焊点尺寸的平均绝对误差为0.68 mm,所有焊点喷溅极限的平均绝对误差为1.10 k A,模拟结果与实验结果具有一致性。     

基于ANSYS的双相钢电阻点焊的数值模拟

为具体研究双相钢DP1000电阻点焊的过程,提高电阻点焊焊点质量,本文运用有限元分析软件ANSYS12.1仿真模拟DP1000钢的点焊过程,展示电阻点焊中电极与工件、工件与工件贴合面的接触应力情况和双相钢点焊过程中熔核的形成过程。模拟结果与实验相比较,分析可得理论值基本可靠,可为实际生产提供参考。     

铍青铜微电阻点焊分流现象分析

采用微电阻点焊方法对0.1 mm厚铍青铜薄片进行了焊接,分析了分流对点焊接头力学性能、熔核尺寸和显微组织的影响规律。结果表明:随着焊点间距增大,分流逐渐减小,接头抗拉剪力和熔核尺寸逐渐增大,当两焊点间距大于15 mm时,几乎不存在分流现象。当以等间距为12 mm顺序点焊时,随着焊点个数的增多,点焊接头抗拉剪力逐渐下降;当从5 mm连续增大距离且顺序点焊时,随着焊点个数的增多,分流现象减小,接头力学性能逐渐升高,最后接头抗拉剪力基本与单点焊相同。分流较大的情况下,焊接接头热影响区为等轴枝晶和胞状晶,熔核底部为细小的等轴枝晶和少量柱状枝晶。     

镁合金电阻点焊接头断裂行为的有限元分析

综合考虑熔核尺寸、工件翘曲变形、电极压痕等因素建立了三维弹塑性有限元模型,分析了镁合金电阻点焊接头的应力、应变场分布特点,以揭示焊点断裂产生的原因.结果显示,由于电阻点焊接头在受力时熔核是主要的承栽部位,在熔核边缘与板缝结合处由于几何非线性和材料的非线性将出现应力集中,这是点焊接头受力时最薄弱的环节,裂纹从这里萌生,沿熔核边缘高应力区扩展.镁合金点焊接头断裂均为沿焊点熔核的纽扣形撕裂,断裂属于韧性断裂.     

超声合成孔径聚焦技术在点焊质量检测中的应用

介绍了超声合成孔径聚焦技术(SAFT)的原理,利用该技术对航天钛合金电阻点焊试样进行缺陷检测和焊点熔核尺寸测量,并与射线检测及解剖金相结果进行了对比。结果表明,合成孔径聚焦超声检测技术适用于航天钛合金点焊产品的缺陷检测和熔核尺寸测量,可为点焊质量的综合评定提供可靠依据。     

不锈钢电阻点焊过程中的动态电阻变化规律分析

对利用自动数据采集技术获取的不锈钢点焊过程中的动态电阻信息进行系统研究.结果表明,不锈钢点焊过程中动态电阻能够灵敏且有规律地反映点焊工艺参数的变化,蕴含着丰富的点焊质量信息.焊接过程中动态电阻变化与熔核生长过程具有明显的对应关系,动态电阻曲线的拐点时间及终点值等特征量分别与熔核出现时间和最终熔核尺寸有很强的相关性.点焊过程喷溅会导致动态电阻骤降,其动态电阻变化率曲线在相应位置出现尖峰,为喷溅的自动识别提供了依据.     

点焊信息在线监测与评估在航天器舱体结构中的应用

航天器密封舱涉及点焊位置几百处。在点焊过程中监测并控制熔核尺寸、冶金缺陷,保证接头质量是十分迫切的。针对航天器密封舱点焊质量在线监测的需求,搭建了一套点焊信息在线监测与评估系统,通过统计分析采集到的原始特征信息值,获得了压力曲线和动态电阻的特征值,实现了对焊点飞溅、虚焊(或焊点熔核偏小)质量的在线评估。验证结果表明该系统具有较高的可信性。研究成果已应用于某型号密封舱桁条加强筋的焊接生产中。为航天器数字化车间的建设提供借鉴,有力提升了航天器研制过程中的质量检测和产品数据包数字化追溯能力。     

热冲压钢电阻点焊形核热过程及组织特征分析

电阻点焊接头质量在宏观上取决于熔核尺寸,在微观上则取决于点焊接头的组织状态,而两者都是由电阻点焊传热传质规律所决定的。文中采用数值模拟的方法对热冲压钢电阻点焊熔核形成过程进行研究。首先建立电阻点焊接头的有限元模型;然后模拟其熔核形成过程,建立点焊接头温度场分布及点焊熔核中心至热影响区的焊接热循环曲线;最后分析了点焊接头的组织特征及显微硬度分布,为控制点焊接头质量提供依据。     

永磁体磁场对铝合金电阻点焊力学性能及微观组织的影响

文中采用永磁体作为磁场源,研究了外加稳定磁场对铝合金电阻点焊的熔核尺寸、焊点力学性能、断裂模式以及微观组织的影响.文中还对熔核直径与峰值载荷之间的关系进行了研究.结果表明,永磁铁的工作距离对熔核直径大小具有重要影响.距离越近,外磁场促进熔核直径增加的效果越明显.外加磁场能够有效增加焊点熔核直径、提高点焊接头的剪切拉伸强度、促进断裂模式由界面断裂向纽扣断裂转变.在不同工艺参数下,熔核直径增长在3.5%~14.1%,剪切拉伸力可提高4%~25%.外加磁场可促进点焊熔核内等轴晶的形成和细化.峰值载荷与熔核尺寸、工件厚度、母材极限抗拉强度的乘积具有良好的线性关系.