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PSO-LS-SVM的漏磁信号二维轮廓重构

漏磁检测技术被广泛应用于铁磁材料的无损评估中,用漏磁信号描述缺陷的几何特征一直是漏磁检测的难点。提出应用最小二乘支持向量机对缺陷轮廓重构的方法,并利用粒子群算法来优化LS-SVM的参数及核函数参数。支持向量机输入是漏磁信号,输出是缺陷轮廓数据,建立了由缺陷的漏磁信号到缺陷二维轮廓的映射关系。训练样本由试验数据与仿真数据组成,测试样本为人工裂纹缺陷。该方法实现了人工裂纹缺陷的二维轮廓的重构,并与BP神经网络、GA-LS-SVM两种方法进行了比较。试验结果表明,该方法具有速度快、精度高和很好的泛化能力,为漏磁检测定量化提供了一种可行的方法。     

分形理论及其在电阻点焊中的应用前景

介绍了分形理论，探讨了其在电阻点焊中的应用前景。分形理论包括分形的基本概念、分形理论的发展、3个分表维数的概念度计算。分形在点焊中的应用包括电极间接触电阻的确定、熔核形成过程中的相变及搅拌运动、点焊中特征信号的提取。     

铝合金点焊电极位移时序相空间重构及混沌特征分析

以混沌理论和相空间重构方法为基础对点焊焊接过程中电极位移信号时间序列进行了特征分析,并分别对试验获得的多组点焊位移信号时间序列的最佳时间延迟τ、关联维数D、嵌入维数m及最能体现混沌特征的李雅普诺夫(Lyapunov)指数进行了定量化的计算.分析发现点焊焊接过程中电极位移信号在某些情况下具有混沌特征,并与目前采用的小波能谱分析、分形维数分析进行了比较.结果表明,信号的Lyapunov指数特征能够更加精确的反映熔核尺寸变化.     

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.     

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.     

基于超声波无损检测的电阻点焊质量及性能评估可视化技术研究

电阻点焊接头的焊后检验作为保证焊接质量的一个重要环节，在地铁车辆不锈钢车体的焊装生产中一直备受重视。目前点焊接头质量的超声波检测技术大多为定性检测，无法确定熔核的几何状态、内部缺陷尺寸等质量信息。为此，开展了电阻点焊接头中超声波传播特性及其声场分布研究，研发了一种基于大直径、密集阵元探头的点焊接头内部连接状态快速超声成像及评估检测系统，通过对超声信号的深度处理技术研究，提取能够表现接头内部不同连接形态及缺陷的几何信息，建立定量化的检测模型，实现了不锈钢点焊接头内部连接状态的直观成像以及熔核尺寸的自动识别与计算。经超声波检测试验验证，熔核尺寸超声测量值和实测值吻合良好，其正态分布曲线均值为-0.001 87，标准差为0.139 2，相对误差均值和方差都很小。     

基于支持向量机的铝合金点焊多类缺陷识别

利用从铝合金点焊过程工艺参数曲线上提取出的特征向量,建立了铝合金点焊过程喷溅缺陷和未熔合及未完全熔合缺陷的支持向量机识别模型.根据所建立的识别模型,用采集的样本数据进行了训练,并用独立的测试数据对训练的结果进行了测试.结果表明,所建立的支持向量机识别模型在给定的样本集的情况下,识别喷溅缺陷的准确率为96.7%,识别未熔合及未完全熔合缺陷的准确率为100%,利用支持向量机方法实现铝合金点焊多类缺陷的自动识别是可靠的.     

基于PCA-SVM方法的点焊质量评估

通过对电阻点焊过程电极位移和动态电阻信号的实时采集和时域特征分析,利用电阻信号动态特征刻画熔核形成不同阶段,从同步电极位移信号中提取9个特征参量建立输入样本数据集.以焊点接头抗剪强度作为焊点质量的评价指标,将PCA(主成分分析)方法与传统的SVM(支持向量机)回归分析相结合,利用PCA方法对支持向量机的输入样本数据集进行主成分分析,消除了输入特征参量间的自相关性,实现数据降维后作为支持向量机的输入,建立焊点质量映射模型.交叉有效性预测结果表明,基于PCA-SVM的算法增强了SVM的泛化能力,比传统的SVM算法具有更高的预测精度.     

薄板点焊超声检测信号特征分析与缺陷识别

运用低碳钢薄板点焊超声检测有限元仿真模型,对气孔、压痕过深、熔核过小、脱焊等四种缺陷类型的点焊检测超声仿真信号进行快速傅里叶变换得到其频谱图,并采用统计学方法分别提取了超声信号时域和频域特征值.通过分析超声在不同缺陷焊点内部的传播规律,以及特征值的变化规律,总结了点焊缺陷类型的识别方法.利用该方法对大量点焊试样超声检测试验信号进行缺陷识别并与金相试验结果对比分析. 结果表明,综合分析超声检测信号时域和频域特征值规律,能够有效地识别点焊缺陷类型.     

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.     

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.     

金属管道未焊透缺陷定量检测方法

为了解决金属压力管道焊接接头中的未焊透缺陷定量检测技术的工程应用问题,选择了数字射线成像技术和相控阵超声技术,对碳钢和不锈钢2种材质焊接试件中的预制未焊透缺陷进行检测,并对缺陷的深度、宽度进行了定量,验证了2种方法在金属管道未焊透缺陷定量检测应用的可行性。结果表明,数字射线技术和相控阵超声技术在金属管道未焊透缺陷特征尺寸的定量检测方面,对于缺陷宽度和深度定量的准确度均可以满足在用含缺陷压力管道焊接接头安全评价的工程需要,数字射线技术在判定缺陷性质方面较有优势;相控阵超声技术检测效率高、无辐射且定量准确。在实际应用中检验人员应综合两种技术的优缺点和应用特点综合选择检测方法。 创新点： 将数字射线技术和相控阵超声技术用于金属管道未焊透缺陷定量检测,并对2种技术的精度和可靠性进行了验证,解决了金属压力管道未焊透缺陷定量检测的工程应用问题。     

非等厚异种钢电阻点焊熔核成形的多元非线性回归模型

利用多元非线性回归正交组合的方法进行试验设计,分析两种厚度不一的异种钢板电阻点焊工艺.试验将表征非等厚异种钢材料电阻点焊熔核形状的熔核直径、熔核偏移,作为考察指标,将焊接脉冲电流、电极压力、焊接时间、热处理脉冲电流4个工艺参数,以及各参数之间的交互作用作为影响指标的因素,得到可预测熔核形状参数的回归数学模型.结果表明,优化的回归数学模型可实现该类非等厚异种钢电阻点焊接头熔核成形的较为有效的预测.在模型的基础上分析各工艺参数及各交互作用对焊点质量的影响规律,可进而对该类材料电阻点焊工艺参数进行优化设计.     

Research on equivalent heating mechanism in resistance spot welding

The resistance spot welding quality is always one of the key subjects for studying, to which many welding scholars at home and abroad devote themselves. It has not been solved satisfactorily at present. The complexity of spot welding process, invisibility of nugget formation and singleness of control method decide that stabilizing quality is a rather difficult task. The limitations of describing how the nugget grows up based on single-sensor information source are analyzed. A control method based on multi-information fusion for the purpose of equivalent heating of each weld nugget during spot welding is put forward. The experiment results show that nugget size fluctuations are within 8.3%-20% under constant current control, and are within 6.3%-11.1% under information fusion control.     

A magnetic sensor array for spot welding quality monitor

Spot welding is affected by many factors and is difficult to monitor the nugget information with single sensor. In this paper, a new monitor system based on sensors array technique was developed for spot welding quality detection. The key part in the system is cross magnetic sensor array. It is composed of six magnetic sensors. An improved algorithm was proposed to extract the signal eigenvalue, which was based on principle component analysis. The results show that in the case of the 60 mm experiment, cross magnetic sensor array works well. And when the eigenvalues range of the cross magnetic sensor array is 0.090 1-0.098 2, the spots quality is good. The analysis of the eigenvalues of the cross magnetic sensor array allows us to determine whether the spot quality is good or bad.     

铝合金点焊焊点超声回波信号特征与熔核直径测量方法

对铝合金点焊焊点进行了超声检测,分析了焊点各区域的超声回波信号特征,并用MATLAB设计了点焊焊点熔核直径的计算程序.该程序可通过两种方法来计算焊点熔核直径,一种是对超声A扫描信号处理,另一种是对B扫描图像进行处理.最后,将计算所得的焊点熔核直径值和熔核直径实测值对比.结果表明,采用超声回波信号法测量焊点熔核直径是可行...     

Study on parameters optimization in resistance spot welding of stainless steel with rectangular electrodes

By means of the quadratic regression orthogonal combination design, a mathematical model of the relationship between the quality of spot welds and the welding parameters, including welding current, welding time and electrode force, is established.The influences of welding parameters on long-axis dimension of the nugget and shearing resistance of spot welds are studied and the welding parameters are optimized. The results show that the regression equation obtained can realize the accurate prediction of long-axis dimension of the nugget and shearing resistance of spot welds.