铝合金和低碳钢的电阻点焊数据特征

研究了电阻点焊过程中不同条件下的电极位移和电极压力的数据特征.试验设备为170 W逆变直流点焊机.采用多通道高速数据采集系统采集电极位移和压力数据,用MATLAB进行数据分析,比较了5182铝合金和低碳钢的点焊行为特征.结果表明,当熔核长大到一定程度后,铝合金熔核膨胀速率不会像低碳钢那样达到零值,且电极力会出现一个峰值,该峰值预示着熔核已经达到了足够的尺寸.     

工艺参数对1 000 MPa级高强结构钢点焊接头组织与性能的影响

研究了电极压力、焊接电流、焊接时间和脉冲回火对1 000 MPa级高强结构钢点焊接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着电极压力和焊接电流增大,接头熔核直径均表现为先增加而后减小的特征;在电极压力为2.8 kN和焊接电流为8.0 kA时接头产生飞溅;随着焊接时间的增加,接头熔核直径呈现逐渐增加的趋势;当电极压力3.4 kN、焊接电流7.5 kA、焊接时间为16 cyc时,接头熔核直径较大,马氏体组织较为细小,硬度较高,此时接头承受的拉剪力可达13.0 kN,具有较高的抗剪强度;经过1次脉冲回火和2次脉冲回火后接头承受的最大拉剪力分别为13.8 kN和14.2 kN,相较于未脉冲回火的点焊接头分别提高了6.15%和9. 23%。     

通过监测电极位移的模糊控制铝合金点焊

利用热弹塑性有限元来仿真研究铝合金的点焊过程,分析了焊接电流和电极挤压力对点焊质量的影响。研究了电极位移与焊接电流和挤压力间关系,证明电极位移表征了点焊质量,只要电极位移控制在一个合适的范围内,就能得到理想的点焊质量。在此基础上,提出监控电极位移,利用模糊控制方法,实时改变点焊的电流,从而控制点焊熔核尺寸,达到良好的点焊质量。由于模糊控制的引入,极大地扩大了点焊对挤压力等的适应能力,方便了点焊初始参数的选取。     

交流电阻点焊中电极位移波动特征的分析

利用改进的交流电阻点焊监控系统采集电极位移和焊接电流,经分析认为电极位移曲线上的波动是由50 Hz的交流电阻热脉冲引起的.利用电阻点焊中的洋葱环现象分析了电极位移波动特征的机理,认识到电极位移在熔核形成前以热膨胀为主,在熔核形成后以相变膨胀为主,并且都具有波动特征.利用焊接电流曲线提供的晶闸管触发角和导通角依次计算功率因数角、动态电阻和动态电阻热.通过位移波动周波峰值与动态电阻热的对比分析,发现位移波动周波峰值在点焊过程中对热膨胀与相变膨胀有较强的敏感性,能用来反应熔核形成过程的不同阶段.     

铝合金电阻点焊的熔核形成过程

点焊过程中熔核形成过程对焊接结构的强度和耐用性具有非常重要的影响.文中采用高速摄像技术研究了焊接电流和电极压力对铝合金电阻点焊形核过程的影响.结果表明,铝合金电阻点焊熔核首先在工件/工件接触面中心处形成,然后沿着水平方向生长,同时垂直方向也有少量的生长,一直扩展到电极头端面直径.熔核尺寸在点焊前80 ms时迅速长大,120 ms后基本保持不变,表明过长的焊接时间是没有必要的.随着电极力的增加,工件会经历较大的塑性变形,导致没有熔核形成.因此常规点焊时,不应采用过高的电极压力.     

基于LabVIEW铝合金点焊电流和电极压力监控系统的研究

在监控铝合金电阻点焊焊接过程中,还没有一种传感器可以准确可靠地检测出熔核的成形质量.在点焊过程中压力信号被认为能够提供关于熔核成形最多的信息.利用LabVIEW语言开发了点焊监控系统,对电流信号及电极压力信号进行实时采集,可以有效地检测点焊熔核质量的变化.     

基于嵌入式系统的电阻点焊飞溅信息在线判读

钢材的电阻点焊过程中,动态电阻的变化表征了丰富的焊接质量信息.采用嵌入式系统实时监测焊接过程动态电阻的变化有利于提高对焊接质量的认识.设计了嵌入式监测系统,系统同时监测焊接电流、电极间压力和电极间的电压、电极位移信号.分析了双相钢DP600焊接过程中的动态电阻变化与焊点熔核之间的关系,并阐明用焊点两端的电压信号替代动态...     

镀锌钢板点焊电极寿命预测

采用连续点焊试验与数值模拟相结合的方法预测电极寿命,即利用镀锌钢板连续点焊试验得出电极端面直径随焊接点数增加的规律,并用ANSYS软件模拟不同电极端面直径下点焊区域温度场,得出对应的熔核直径.综合试验及模拟结果得出焊接点数与熔核直径的关系,在定义了保证焊点质量的临界熔核直径情况下,即可得出相应的临界电极端面直径和连续点焊可焊点数,从而预测电极寿命.结果表明,两种方法得出的熔核直径的误差不超过15%.此方法对实际生产过程中的电极修整及更换周期制定具有一定的指导作用.     

铂/铂铱合金平行间隙焊

生物电极中微导线的引出质量决定其使用可靠性。建立硅基生物电极铂薄膜和铂铱合金线平行间隙焊过程的有限元模型,研究焊接参数(焊接时间、焊接电流、电极间隙、电极宽度及电极压力)对焊接过程的影响,探讨铂薄膜和铂铱合金线的连接机理。结果表明,对焊接过程影响最大的是电极压力、电极间隙和焊接电流,影响最小的是焊接时间和电极宽度;焊接最高温度集中于电极头之间的微导线上部,铂薄膜和铂铱合金线交界区域温度为600 K以下,远低于其熔点温度,接触处的材料并未熔化产生熔核,只能使周围原子具有一定的扩散能力。因此铂薄膜和铂铱合金的连接形式为无熔核的扩散再结晶连接,即固态键合(Solid state bonding),从而达到了原子间的结合。     

电阻点焊压痕深度的SVM回归预测

针对电阻点焊压痕深度的检测存在离线、滞后等问题,提出了一种基于电极位移信号特征提取的人工智能在线预测压痕深度的实现方法.首先,采用搭建的计算机激光测量系统探索了焊点压痕深度测量方法,确定了以多次测量的平均值hT作为压痕深度的实际评定值.其次,通过对熔核形成过程、电极位移信号与焊点压痕深度的相关性研究,确定了焊接电流I、电极压力F、以及从电极位移信号中提取的特征参量h作为压痕深度的表征参量.最后,采用压痕深度的表征参量作为输入向量,以测定的焊点实际压痕深度hT作为目标向量,建立了SVM(support vectormachine)回归预测模型.实际测试表明,模型输出的压痕深度预测值和实际测定值间的线性相关度达到了91.18％,通过实时监测熔核形成过程,可以实现焊点压痕深度的预测.     

铝合金电阻点焊接头质量特征信息分析

为了研究电阻点焊接头质量,分析了铝合金2A12电阻点焊过程中的电极力、电极位移和焊接电流三组动态数据,并绘制了动态数据三曲线图.结果表明,在焊接过程中合格焊点的电极力曲线变化情况是:开始有轻微下凹现象,然后是小幅增长并伴随轻微波动,最后有向下倾斜的趋势,每个阶段不足或过度,则有不合格焊点产生.电极位移曲线的上升率直接与能量供应率有关,电极位移最大时刻与加载锻压力时刻之间的曲线形状与金属熔化量和软化区大小有关.     

电阻点焊中电极位移三段距离测量方法及试验验证

针对电阻点焊中传统的上电极运动测量方法和长臂工装测量方法中,因焊接过程中焊接热膨胀力引起的焊钳变形带来电极位移测量误差,提出了采用梯形关系和三段距离的电极位移测量方法,并对比分析了这两种测量方法的累计计算误差;然后针对误差较小的三段距离测量方法,通过设计倒F形工装,采用激光位移传感器和基于LabVIEW编程的嵌入式工控机数据采集系统等组成的电极位移试验监测和验证系统,用工艺试验进行验证.结果表明,三段距离测量方法具有准确性和可行性,由动态电极力引起的C形焊钳下电极的变形位移是不可忽略的电极位移值的组成部分.     

工艺参数对板管间接点焊过程的影响

针对板管间接点焊过程中焊接变形较大,引起接头质量难以保证的问题.通过采集电极位移曲线,研究板管间接点焊过程中膨胀量和变形量的变化规律,分析不同焊接工艺参数(焊接电流、电极力和焊接时间)对该点焊过程的影响.结果表明,板管间接点焊焊接阶段,膨胀过程与变形过程相互耦合;保持阶段,在电极力作用下,焊接变形进一步加大,最大变形量随着电极力的增大和焊接热输入的增多而线性增加.发生喷溅时,电极位移曲线出现阶梯状畸变,可利用位移曲线斜率的变化评判该点焊的喷溅现象.研究结果为板管间接点焊过程在线监测与质量控制提供理论指导.     

Expulsion monitoring in spot welded advanced high strength automotive steels

Abstract

Although there have been a number of investigations on monitoring and controlling the resistance spot welding (RSW) of low carbon galvanised steels, those of advanced high strength steels (AHSS) are limited. A data acquisition system was designed for monitoring weld expulsion via the measurement of voltage, current, electrode force and displacement and the calculation of resistance. The dynamic resistance, electrode force and tip displacement were characterised and correlated with the phenomenon of expulsion during RSW of dual phase (DP) steel using an ac welder. Two control strategies for DP600 spot welding were proposed on the basis of the rate of change in the dynamic resistance and the electrode force.     

电阻点焊中电极位移的测量方法分析

简述了电阻点焊中传统的电极位移测量方法,包括直接测量方法、上电极运动测量方法和长臂工装测量方法.通过有限元方法分析了焊钳在设定电极力和动态电极力作用下的变形,并分析了该变形对上电极运动测量方法和长臂工装测量方法的影响.结果表明,因动态电极力的影响,使焊钳发生变形以及下电极发生相对较大垂直位移和偏转角,从而使上电极运动测量方法和长臂工装测量方法均无法准确测量电极位移值.最后提出了梯形关系的电极位移测量方法.     

Monitoring of expulsion in small scale resistance spot welding

Abstract

Although there have been many investigations into monitoring and control of resistance spot welding (RSW) of sheet metal having a thickness greater than 0.5 mm, that of thinner components has rarely been investigated. Monitoring of expulsion in a small scale RSW process was carried out via measurement of voltage, electrode displacement, and force change during the welding current pulse. It was found that electrode displacement increased steadily during the current pulse for an expulsion free weld. For welds with visible expulsion, the electrode voltage had a small but readily observed spike; the electrode displacement showed a dip or a decrease in total amplitude; the force change during a welding cycle was of greater magnitude. Since the system uses a constant current power supply, the voltage increase corresponds to an increase in dynamic resistance associated with the expulsion event. It was also observed that the magnitude of the electrode displacement dip was directly related to the volume of expelled material. The force change is a relatively sensitive indicator for use in expulsion detection. Of the three signals, detection of the voltage spike is the most readily implemented method for monitoring expulsion in small scale RSW. It was also shown that, owing to the small magnitudes of the forces and displacements, careful design of the welding system is necessary to ensure that unwanted vibrations do not interfere with the process signals.     

变电极力对管板单面电阻点焊质量的影响

根据管板单面电阻点焊结构特点,建立了采用伺服焊枪的管板单面电阻点焊试验系统.针对管板焊接过程中变形大、形成环形熔核质量不可靠等问题,提出了基于改变焊接过程中电极力来提高焊点质量的方法,并研究变电极力对管板焊焊点强度及焊接变形影响的规律.结果表明,通电阶段熔核生成初期减小电极力,可明显提高焊点拉剪强度,减小焊接变形;冷却阶段减小电极力对焊点质量也有所提高,但影响较小.研究结果对管板焊接工艺参数的制定及单面电阻点焊在车身焊装中广泛安全的应用具有重要意义.