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。     

超高强度钢与镀锌双相钢电阻点焊接头强度试验

试验研究了超高强度硼钢板/镀锌双相钢板的电阻点焊接头质量缺陷及其产生原因,通过正交试验设计,重点讨论了焊接电流、通电时间和电极压力对点焊接头强度的影响.结果表明:超高强度硼钢板/镀锌双相钢点焊中超高强度钢板侧更易出现飞溅和烧穿问题,通电时间和焊接电流强度时点焊接头拉剪强度影响显著,这类钢板组合的焊接应优先采用大电流、短...     

变电极力作用下的电阻点焊质量分析

热镀锌低碳钢板在车身内外板上获得了广泛应用.在传统的气动焊枪作用下,采用恒定的电极力焊接时,点焊质量不稳定.然而变电极力对镀锌钢板电阻点焊质量的影响很大.因此利用伺服焊枪能够精确控制电极力的特点,运用正交试验设计方法,深入分析了点焊过程中三个阶段电极力,即预压力、焊接力和锻压力对点焊质量的影响,得到了最优的变电极力参数.结果表明,点焊过程中的锻压力是影响点焊质量的重要因素,其次是焊接力,而预压力是最次要因素;最优的变电极力参数能够明显提高热镀锌低碳钢板的焊点拉剪力和熔核直径,这为基于电极力检测的点焊质量实时评价和电极力控制方面的研究奠定了基础.     

DP590镀锌钢板电阻点焊熔核形成过程温度场数值模拟

基于SORPAS软件,对1.4 mm厚的DP590镀锌钢双层板电阻点焊熔核形成过程进行了数值模拟,并对比不同焊接参数下熔核尺寸的模拟值与实测值。结果表明,在电极压力4 k N、焊接电流8.4 k A、焊接时间20 cyc参数下,最高温度在两钢板接触界面处,峰值温度为1 808℃;模拟了DP590镀锌钢板电阻点焊过程中形核的不同阶段熔核附近温度场分布情况,得到了钢板和电极的峰值温度随时间变化曲线;随着焊接电流的增加,熔核尺寸呈现逐增加的趋势,模拟结果与实测结果吻合,但在小电流条件下以及大电流飞溅条件下,模拟值与实测值误差仍较大。     

用电流波形控制法提高镀锌钢板点焊电极的寿命

作者通过分析镀锌钢板点焊电极寿命降低的原因，提出了提高镀锌钢板点焊电极寿命的电流波形控制法。采用该方法进行了点焊电极寿命试验，研究了工件表面飞溅率和电极寿命随焊前电流脉冲的幅值、焊前电流通电时间的变化规律。试验结果表明：采用电流滤形控制法可将镀锌钢板点焊电极的寿命由原来的400点以980点；工件表面的飞溅率及电极寿命与焊前电泳脉冲幅值、焊前电流通电时间有关。     

YAG激光焊接脉冲能量作用效应的声发射特征参数表征

对304不锈钢进行脉冲激光焊接试验,基于激光热源与工件相互作用所释放的声发射信号,研究利用声发射事件的平均峰值-振铃计数特征分布图评估焊接稳定性的方法.结果表明,脉冲激光对材料的作用越稳定,平均峰值-振铃计数特征分布图的散点分布聚集性越好;脉冲激光对材料的作用稳定性越差,平均峰值-振铃计数特征分布图的散点分布越发散.激光脉冲峰值功率增加时,对应声发射事件平均峰值和振铃计数均随之增加,反映出振铃计数对峰值功率变化而引发的焊接稳定性变化更为敏感.因此平均峰值-振铃计数特征分布图能够较为准确地表征激光焊接过程稳定性.     

伺服焊枪点焊的电极力控制特性及其对电极磨损的影响

为促进伺服焊枪在车身制造中的应用,对比分析电机驱动伺服焊枪(简称"伺服焊枪")与气动焊枪的电极力控制特性。结果表明,伺服焊枪接触工件时电极所受冲击力小,达到预压力时间短,焊接阶段的电极力波动较小,具有更精确的电极力控制能力。在此基础上进行伺服焊枪和气动焊枪点焊的电极磨损实验,进一步分析电极力变化对电极磨损的影响。结果表明,在完全相同的焊接条件下,由于伺服焊枪良好的电极力控制特性,其电极磨损速率较低。在整个电极磨损周期,伺服焊枪点焊镀锌钢板的轴向磨损随着电极力的增加而增加,但在磨损初期阶段,由于飞溅和点蚀的影响,较小电极力下的轴向磨损反而更大一些。     

电阻点焊电磁力的试验分析

由于电阻点焊使用的是高电流,因此在焊接过程中产生强磁场.文中以固定式点焊机为例,将电极臂及电极等效为一段通电导体,对电阻点焊过程中产生的电磁力作了理论分析,研究了电阻点焊电磁力的测试方法,并在一台中频直流焊机上对电磁力进行了测试.理论分析和试验结果均表明,电磁力的作用是使得电极力减小,即电磁力有抵消电极力的作用;电磁力的大小主要与焊接电流及电极臂的开口高度有关,与焊接电流的平方成正比,与电极臂的开口高度成反比.因此,在实际焊接中,在设定或测试电极力时,应充分考虑电磁力的影响.     

双相钢胶焊与电阻点焊接头性能对比分析

从接头的拉剪力、熔核的微观组织、动态电阻曲线和焊接性范围4个方面.对比分析双相钢透胶胶焊和电阻点焊的接头性能.结果表明,胶焊熔核开始形成时间提前于点焊,使得在小电流情况下胶焊的焊点拉剪力要普遍高于点焊;胶焊在中等电流情况下便会产生严重飞溅,使得在大电流情况下点焊焊点拉剪力要更高些.因此,在制定胶焊的焊接工艺参数时应选择比电阻点焊偏低的焊接电流,而适度增加焊接过程的电极力有利于抑制飞溅产生.     

镀锌钢板电阻点焊涂层电极研究

文中采用焊点熔核直径标准测定了涂层电极的寿命并分析了点焊过程中电极端面的形貌及成分分布.试验结果表明,镀锌钢板电阻点焊时,在相同条件下,涂层电极抗塑性变形能力明显高于普通电极,涂层电极在焊接过程中所受到的损坏程度要比普通电极小;无涂层电极的使用寿命不少于800点,而涂层电极的使用寿命不少于2 200点,相比无涂层电极,涂层电极的使用寿命提高了2.5倍以上;电极表面的涂层能有效防止镀锌钢板电阻点焊过程中Zn在电极表面的粘连、剥离.     

焊接极性对水下高压干法GMAW影响分析

通过环境压力为0.1~2.0 MPa的水下高压干法熔化极气体保护焊(GMAW)试验,比较了直流反接与直流正接焊接过程特点.结果表明,直流反接时,当压力超过0.2 MPa后开始出现少量飞溅,随着环境压力增加,飞溅数量逐渐增多而尺寸逐渐减小.直流正接时,当环境压力大于0.4 MPa后,焊接过程稳定,几乎无飞溅产生.通过高速摄像分析总结了直流反接产生两种飞溅形式及其特征.熔滴偏离型飞溅是伴随着排斥过渡产生的;熔滴反弹型飞溅是由于熔滴接触母材后受向上方向电磁力作用,脱离母材而产生的,并分析了直流正接时飞溅较小的原因.     

基于回归分析的螺母凸焊工艺优化

通过单因素试验对M6焊接方螺母和SAPH370酸洗热轧钢板进行了焊接,对所焊试样进行分离拉力试验,得出了不同焊接参数下的分离拉力. 基于Spss和Matlab软件对试验数据进行了回归处理,获得了以分离拉力为主要考察指标的焊接质量回归模型. 结果表明,焊接电流对分离拉力的影响最大,焊接时间和电极压力对分离拉力影响较小. 电极压力较小时,焊接时间对分离拉力影响较大;电极压力较大时,焊接电流对分离拉力影响较大. 电极压力和焊接电流的交互作用最大,焊接电流和焊接时间的交互作用以及电极压力和焊接时间的交互作用较小.     

极性对细直径自保护药芯焊丝CMT下熔滴过渡及焊缝成形的影响

自保护药芯焊丝广泛应用在野外焊接及修复领域中,其中在野外薄壁管道的焊接中,减少母材热输入,保证焊接质量具有重要意义. 因此探索了适用于野外薄壁管道焊接的细直径自保护药芯焊丝CMT技术,利用电信号采集系统和高速摄影系统,对比分析了不同极性下的熔滴过渡过程. 结果表明,在不同极性下,熔滴过渡表现为混合过渡模式. 在直流反接条件下,峰值阶段下的熔滴过渡模式主要表现为大滴排斥过渡. 在直流正接条件下时,峰值阶段下的熔滴过渡模式主要表现为射滴过渡,相比于直流反接条件,焊缝的熔深较浅,余高较高,熔宽较宽. 焊接参数的增大,并未改变熔滴过渡的模式. 爆炸型焊接飞溅主要出现在直流正接条件下的短路阶段中. 排斥型飞溅主要出现在直流反接条件下的峰值阶段中.     

Controlled bridge transfer (CBT) gas metal arc process for steel sheets joining

In non-pulsed gas metal arc welding (GMAW), spatter can be reduced by lowering the short-circuit current to a low level just before the re-arcing. The reduction in spatter requires an improvement in the accuracy of predicting the re-arcing by stabilizing the metal transfer and improving the robustness of the accuracy against disturbances. The controlled bridge transfer (CBT) process optimizes the accuracy of predicting the re-arcing in real time in response to the metal transfer, realizes spatter reduction and stable arc in non-pulsed GMAW. Traditionally, GMAW is carried out using electrode positive polarity. However, this polarity is not sufficient for welding extra-thin steel sheets, specifically those thinner than 1.0 mm. With electrode negative (EN) CBT process, although slight arc voltage fluctuation occurs caused by the behaviour of cathode spots on the tip of the wire during EN polarity GMAW, instantaneous voltage uses command computation to improve the transient response against the disturbance. Consequently, a stable arc can be obtained without increasing the number of short circuits in a unit time to obtain spatter-free welds.     

电源电压对水蒸气保护焊短路过渡过程的影响

水蒸气保护电弧焊由于其独有的特性，在工程上有一定的替在应用价值，但是它存在与CO2焊相似的焊接工艺问题，如飞溅大、焊缝成影差等。实验发现，在送丝速度给定的情况下，匹配合适的电源电压可得到较好的焊接效果。利用燃弧阶段的焊丝熔化模型和短路过渡液桥失稳模型分析了电源电压对短路开始时液桥长度，以及短路过程中液桥失稳颈缩时的电流和所需时间的影响规律．从而可以解释水蒸气保护电弧焊在电源电压合适时可使短路峰值电流降低和短路时间缩短。从而使焊接过程稳定、飞溅减少。模型计算结果可用于指导正确选择焊接规范。     

镀锌板无飞溅点焊电极设计及试验

针对传统汽车镀锌板点焊时易产生飞溅以及参数可调范围窄等问题,提出在传统平电极端部设置盲孔以降低飞溅的方法,通过与传统电极镀锌板点焊时的对比试验可知,在电极压力2 kN、焊接时间200 ms时,无飞溅的焊接电流区间为:传统电极6~7 kA,盲孔型电极6.5~9.5 kA,且熔核直径均不小于5 mm,接头抗剪切力高于3.6 kN;盲孔型电极能够有效降低汽车镀锌板点焊时的飞溅、毛刺等质量问题,满足焊接质量要求的可选参数范围宽,对改善点焊质量及提高参数调试效率有一定的实用意义。     

焊接电流和药皮厚度对水下湿法焊接熔渣物相及微观组织的影响

文中采用自制的金红石型药皮焊条进行水下湿法焊接,重点分析了焊接电流和药皮厚度对熔渣物相及微观组织的影响.对熔渣的宏观形貌分析发现,当药皮厚度较薄时,焊后熔渣稀薄,覆盖不均匀,此外,焊接电流对焊接飞溅有重要影响,当焊接电流较大时,焊接过程中有大量飞溅产生.通过对熔渣的碱度系数及物相分析得出,熔渣的主要组成相为FeTiO₃和CaTiO₃,还有少量的MnTiO₃,FeF₃和Ca-Si-O相,药皮厚度和焊接电流对熔渣的碱度系数和组成相影响均较小.熔渣的微观组织分析发现,减小药皮厚度和增大焊接电流,熔渣中生成大量的树枝状组织,熔渣微观组织的方向性增强,有利于脱渣.     

CO2气保焊表面张力过渡的建模及仿真

表面张力过渡(也称STT)是CO2气保焊中一种极低飞溅的过渡形式，它是基于熔滴过渡理论和电子化的焊接电源基础上发展起来的。该技术已应用于西气东输的管线打底焊接。作者在对CO2气保焊表面张力过渡理论研究的基础上，利用Matlab软件建立了电源-电弧非线性系统模型，和电流型逆变器系统模型，对表面张力过渡过程中的燃弧、短路等各个阶段进行了仿真，研究了燃弧阶段熔滴长大对弧长的影响，液桥分断阶段输出电感对电流下降率的影响。研究表明液桥分断时，输出电感的大小是控制飞溅量的关键条件。将仿真波形与实际波形相比较，二者基本吻合。