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。     

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。     

汽车点焊超声波检测技术发展与趋势

电阻点焊在汽车工业是一种最常用的焊接方式。电阻点焊焊接过程短暂而复杂,焊接过程中熔核的形成不可见,容易出现各种不同类型的焊接缺陷。因此,对点焊接头进行监测和检测是非常必要的。点焊无损检测中最重要的手段是超声波检测。首先对汽车车身点焊的质量检测与监测手段进行综述,然后着重论述点焊超声波检测技术、点焊超声波检测系统的分类与产品现状、点焊超声波检测的信号处理方法、成像技术等关键问题,最后总结当前面临的主要难题,并预测未来的发展趋势。     

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.     

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。     

1420铝锂合金电阻点焊与压印连接力学性能对比

对1420铝锂合金同种板材分别进行电阻点焊和压印连接试验,对连接试验所得的各组接头进行拉伸-剪切试验。对电阻点焊接头进行超声扫描和破坏性检测,对压印接头进行破坏性检测。分别从接头的成形质量、载荷承载能力、失效形式和能量吸收能力等方面进行对比分析。试验结果表明:超声扫描可以有效检测电阻电焊连接接头的焊核直径;电阻点焊连接接头的载荷承载能力(均值载荷为3679.1N)和能量吸收能力(能量吸收均值为3.164 J)均优于压印连接接头(均值载荷为2232.3N,能量吸收均值为0.619J)。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

SUS301L不锈钢电阻点焊工艺研究

研究了SUS301L不锈钢电阻点焊的工艺。结果表明：选用中等偏硬一些的焊接规范。可以获得较理想的点焊接头，接头的外观、平滑度及熔核尺寸和力学性能满足了相关标准的要求；待焊表面涂抹专用密封胶后．可形成结合线伸入缺陷，但对接头组织和力学性能影响不大。     

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。     

外加磁场对轨道车辆不锈钢点焊组织性能的影响

以轨道车辆用SUS301L不锈钢为研究对象,研究了外加磁场对不锈钢点焊的熔核尺寸、拉伸强度和微观组织的影响。结果表明,在外加磁场的作用下,不锈钢点焊的熔核直径增长效果明显,拉伸强度得到不同程度的提高,且外加磁场强度越大,作用的时间越长,性能提高的效果越明显。在相同焊接参数下磁控电阻点焊比普通点焊拉伸强度最大提高16. 7%,宽高比提高47%,点焊凹坑降低62%,熔核组织明显细化,点焊过程中外加磁场能够有效改善不锈钢电阻点焊接头性能。     

SUS301L不锈钢电阻点焊工艺研究

研究了SUS301L不锈钢电阻点焊的工艺。结果表明:选用中等偏硬一些的焊接规范,可以获得较理想的点焊接头,接头的外观、平滑度及熔核尺寸和力学性能满足了相关标准的要求;待焊表面涂抹专用密封胶后,可形成结合线伸入缺陷,但对接头组织和力学性能影响不大。     

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.     

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.     

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.     

焊接参数对高强钢与铝合金点焊接头性能的影响

高强钢和铝合金的连接在汽车轻量化中具有重要的研究价值。针对DP590高强双相钢和6061铝合金分别采用交流和中频逆变点焊机进行电阻点焊试验,研究不同点焊工艺参数对钢一铝熔核尺寸、点焊接头力学性能的影响,并对高强钢一铝合金的中频逆变电阻点焊接头断口形貌进行机理分析。研究表明:当高强钢与铝合金的点焊热输入量较小时,热输入量增加有利于形成较大熔核直径;但增大到一定程度后,会逐渐稳定。同时,高强钢-铝合金电阻点焊熔核尺寸与其接头的正交拉伸、抗剪强度有一定关系,抗剪断裂出现在铝母材侧,断口形貌为明显的韧性断裂。     

18Ni不锈钢电阻点焊接头力学性能有限元仿真

为了研究航空用18Ni马氏体不锈钢电阻点焊接头的剪切性能和微观组织，开展了18Ni马氏体不锈钢的电阻点焊试验和点焊接头的剪切试验，并采用有限元分析软件，仿真了点焊接头在剪切过程中的应力分布。结果表明，18Ni不锈钢电阻点焊接头的最大抗剪力为45.01 k N，最小抗剪力为36.87 k N；仿真结果显示，剪切过程中的应力主要集中分布在焊点处，尤其是两块试板中间的焊点位置应力最大；观察金相组织后发现，点焊接头的微观组织类似于铸造组织，粗大的柱状晶从焊缝边缘向焊缝中心生长，最终在焊缝中心形成一条明显的晶界线，同时发现，晶粒内部的组织为针状马氏体组织和残余奥氏体组织，热影响区的晶粒为等轴晶，且等轴晶的晶粒尺寸小于焊缝柱状晶的晶粒尺寸，还发现焊缝内部存在有微裂纹缺陷。