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.     

电阻点焊接头熔核面积的预测

以电阻点焊接头表面的数字图像作为信息源,探索了一种新的点焊接头质量无损检测方法。首先通过图像特征分析,将焊点表面图像划分为三个特征区域,提取三个同心圆的面积作为表征接头熔核面积的特征参量。其次,以提取的特征值作为输入向量,以接头横截面处的熔核面积作为评判标准,建立点焊接头熔核面积的SVM(支持向量机)等级分类模型。实验结果表明,该模型可以有效地对熔核面积进行预测分类,实现了对电阻点焊接头质量的无损评判,经验证其准确率可达96.667%。     

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。     

基于负载发生信号特征的汽车用钢板电阻点焊飞溅自动化表征

对汽车用钢板的电阻点焊飞溅现象进行研究,并且基于负载发生信号特征,实现了对焊接飞溅的自动化表征。实验结果表明,焊接飞溅事件分为三种形式,飞溅形式不同,飞溅释放的声发射能量也不同,所以得到的飞溅能量当量值也不同;声发射能量用声发射振铃计数、正峰值表征,焊接飞溅的强度和能量当量随声发射振铃计数、正峰值的增大而增大。焊接电流是影响焊接飞溅能量的最重要因素。     

基于功率信号动态特征的钛合金电阻点焊熔核直径预测

为了实时预测0.4?mm厚度的TC2钛合金电阻点焊焊接接头熔核直径,采用罗氏线圈获取焊接过程中的焊接电流的变化情况,利用上、下电极间导线测量焊接过程中电压曲线,在此基础上获取电阻点焊过程中的焊接功率曲线.?分析焊接功率曲线在焊接过程中的变化情况,并从曲线中提取表征焊接质量的特征值.?结果表明,焊接功率曲线不仅与动态电阻...     

薄件点焊熔核凝固组织分析

对常用金属材料薄件点焊熔核系统研究表明,熔核凝固组织可有二种：柱状晶组织,“柱状晶＋等轴晶”组织,而其微观结构多为树枝晶;通过对熔核孕育处理,首次获得了第三种凝固组织－单一等轴晶组织。     

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.     

电阻点焊熔核设计的数值模拟

在电阻点焊的熔核形成过程中,采用了逆向思维的研究思路,利用有限元软件建立轴时称热-电-力耦合场的模拟模型,研究并分析了点焊熔核形成过程的温度场,经过有限元反复的模拟分析获得所要求熔核的工艺参数.结果表明,通过有限元进行点焊熔核设计的研究方法是可行的,既节省了试验费用,又大大缩短了点焊试验周期.     

电阻点焊熔核形成过程磁流体动力学分析

引入磁流体动力学理论,采用解析方法对电阻点焊熔核形成过程中电场、磁场、热场、流场及其相互耦合进行了系统的分析,揭示了点焊熔核形成过程中各物理场的特征,以及它们相互作用对熔核内熔化金属流动的影响规律.研究发现,在焊接电流及其感应磁场相互作用产生的磁场力的作用下,熔化金属磁流体仅仅在通过电极轴对称轴的对称平面内绕四个核心做旋转运动,并且金属流动开始于结合面,最大速度也出现在结合面上.这为进一步通过有限元方法深入研究电阻点焊熔核形成多物理场耦合过程提供了重要的简化依据.     

Chaos analysis of acoustic emission signals in spot welding process

Bused on chaos time series and fiactal theory, acoustic emission signals were studied in the process of spot welding. According to calculating 8 welding parameters using phase space reconstruction method, the largest Lyapunov exponents were positive values and chaos characteristics were firstly discovered from acoustic emission signals in spot welding. In order to evaluate acoustic emission signal, Hausdorff dimension is put forward to analyze and estimate chaos characteristics. The experiment and calculation results indicate that the Hausdorff dimension of acoustic emission signal is significantly distinguishable in the nuggets with different welding parameters. This research provides a new method for measuring the resistance spot welding quality.     

电阻点焊熔核微观组织模拟

基于有限差分思想建立了电阻点焊的三维宏观传热模型,并在此模型基础上通过进一步细化网格差分得到枝晶形核和生长所需的温度信息.基于元胞自动机方法建立枝晶形核和生长的微观模型,将已建立的宏观温度场模型和微观元胞自动机模型互相耦合起来,建立了电阻点焊熔核微观组织模拟的宏微观耦合模型.利用耦合模型模拟了5754铝合金电阻点焊一定参数下熔核的微观组织形成过程,所得的模拟结果为"柱状+等轴"晶组织,与试验结果吻合较好.     

Influencing factors on nugget formation during multipoint welding by single-side resistance spot welding

ABSTRACT

Recently, weight reduction and improvement of crashworthiness of auto bodies have become important issues. At the same time, stiffness of auto bodies is also needed to ensure a smooth ride. Using hollow parts, such as bended pipes and hydroformed parts, is one of the solutions to the demand for both rigidity and light weight.

To weld hollow parts and sheet panels together, welding methods which allow us to access from one side are required. Single-side resistance spot welding (single-side RSW) process is one of those, and has recently been attracting attention.

However, because of the long current path and small electrode force, it is difficult to concentrate the electric current in the welding spot compared with conventional direct resistance spot welding (direct RSW). Furthermore, in multipoint welding, shunt current will occur easily, and the nugget formation will be inhibited.

To obtain a guideline for making sound nuggets, influencing factors for shunt current were investigated. In addition, a numerical study was carried out to discuss the difference between direct RSW and single-side RSW.

According to the CAE analysis, the shunt current of single-side RSW will be higher rate than direct RSW. The rate of shunt current was influenced by the electrical resistance of its current path. For this reason, with shorter distance between welding points, or with lower electrical resistance of material, it is difficult to get large nuggets. By enhancing the electrical resistance of shunt current path, shunt current could be reduced and a larger nugget would be obtained.     

基于结构负载声发射信号检测的镀锌钢板电阻点焊飞溅主控因素分析

利用实时监测结构负载声发射信号实现了镀锌钢板电阻点焊过程中的飞溅现象的检测. 以焊接飞溅声发射事件的正峰值和振铃计数为考核指标,通过正交试验设计法设计焊接试验和方差分析法进行显著性检验,研究了镀锌钢板电阻点焊飞溅的主控因素. 结果表明,焊接飞溅释放出的能量当量可由其声发射事件的正峰值和振铃计数两个特征参数定量评估. 影响焊接飞溅的主要因素为焊接电流和电极力,而焊接电流所起的作用比电极力更为重要. 焊接时间和焊接电流与电极力的交互作用对焊接飞溅的影响相差不大. 焊接电流和焊接时间越大,焊接飞溅当量越大;电极力越大,焊接飞溅当量越小.     

差强差厚三层板电阻点焊熔核尺寸的控制方法

针对差强差厚三层板电阻点焊过程熔核形成规律展开研究,提出采用不对称电极帽匹配方法改善点焊熔核尺寸及可焊性窗口宽度.基于建立的有限元模型,分析了两种电极帽匹配下薄板侧熔核形成过程中的电流密度、温度场及熔核尺寸的变化规律.通过试验对比分析了不同焊接时刻的薄板侧熔核尺寸,并建立了两种电极帽匹配下的差强差厚三层板点焊可焊性工艺窗口.结果表明,该方法能有效解决差强差厚三层板点焊过程中的熔核偏移及薄板侧熔核尺寸偏小的问题,提高电阻点焊过程的鲁棒性.     

不锈钢点焊动态电阻曲线频谱与熔核的关系

运用快速离散傅里叶变换(FFT)方法,分析了不锈钢1Cr18Ni9Ti点焊动态电阻曲线的频谱特征,并通过对6个焊点的熔核直径的解剖验证,发现了动态电阻曲线幅频图中0 Hz及3.1 Hz处的幅频值与熔核直径成正比,3.1 Hz处的幅频值随熔棱尺寸变化的曲线斜率较小,0 Hz处的幅额值随熔核尺寸的变化更为敏感.     

点焊熔核尺寸及焊接电流逆过程设计

提出了点焊接头的逆过程设计方法,根据力学性能要求确定合格熔核的形状尺寸参数,据此构建数值模型,通过模拟计算确定形核所需的电流参数.采用三种规则形状的点焊熔核受拉伸应力的模型,研究点焊焊接结构的力学性能与熔核尺寸的关系,通过分析不同形状熔核的应力云图和拉伸应力随熔核半径、焊透率变化的关系,对熔核形状进行选择与评价;模拟分析出应力分布均匀,应力集中小的熔核形状,利用有限元方法对球台形熔核进行反向模拟计算,得到了形核所需的焊接电流曲线.