基于人工智能的薄板电阻点焊数值分析及工艺参数优化

焊接参数的设置对电阻点焊质量有着至关重要的作用,将有限元数值模拟技术与BP神经网络及遗传算法相结合,对不锈钢薄板电阻点焊过程的工艺参数进行优化.对点焊过程进行有限元分析,将模拟结果作为网络的数据样本,以焊接电流,电极压力,焊接时间这三个主要的焊接工艺参数作为优化参数,以焊接熔核尺寸作为优化目标,建立了优化参数与目标函数之间的BP神经网络模型.结合遗传算法的全局寻优能力,获得使熔核尺寸最大的三大主要工艺参数的最优搭配.为电阻点焊工艺参数的选取提供了一条合理途径,对提高点焊质量有一定的意义.     

基于电极位移信号的电阻点焊质量预测模型

设计了电阻点焊过程动态参数监测系统，采集焊接电压、电流以及电极位移信号，建立以交流电阻点焊过程中的周波参数为输入空间，以试样的抗拉剪切强度为输出空间的点焊质量预测神经网络模型．为实现电阻点焊质量在线监控奠定了理论基础。试验结果证明了RBF神经网络用于这类应用场合的可行性和有效性。     

压焊

整体截面焊件的磁场控制压力焊；爆炸焊接三维数值模拟；爆炸焊时的能量分布；电极点蚀形貌对铝合金电阻点焊的影响；基于小波分析的点焊过程喷溅特征信息提取；电阻法用于扩散焊接头微孔缺陷评价的数值模拟[编者按]     

压焊

压铸件的超声波焊接（2）．零件结构和焊接工艺参数；微型点焊时电极表面熔敷TiC涂层对电极失效的影响；铝合金电阻点焊电极寿命及其表面特征分析；连接参数对Bi系（BSCCO）超导带材扩散连接接头性能的影响；搅拌摩擦焊过程的有限元模拟；[编者按]     

铝合金点焊的多场耦合建模与动态过程数值模拟(英文)

基于铝合金点焊的热、机、电及相变原理,建立热电力耦合场的轴对称有限元数值仿真模型,实现对焊接区温度场、电场、应力应变的动态模拟。发现了焊接电流变化激发的铝合金动态电阻"瞬态逆向虚变效应",揭示了过程热电耦合瞬态与稳态差异性作用机理,阐释了焊接电流增加而瞬态电阻骤降的反常现象。基于铝合金点焊稳态仿真与实验结果修正了动态电阻数值计算模型。AA5182的计算与实验结果表明,考虑动态电阻"瞬态逆向虚变效应"的动态仿真模型能够精确描述焊接电流调整过程中的电参数动态变化和铝合金焊点熔核的生长过程。     

铝合金点焊过程中影响因素的特征判识与熔核尺寸的评估

铝合金电阻点焊过程中，各种影响焊接质量的因素，既相互耦合，又表现出各自的特征。利用研制的一套点焊过程参数采集与显示系统，对这些影响因素的特征信息进行提取和分析。并在此基础上，应用模糊数学理论，建立了铝合金焊点质量在线监测系统，借助该系统不仅可以评估熔核尺寸，并且可以判识导致熔核尺寸发生波动的可能原因；如若发生喷溅，该系统可以判识喷溅的强度、喷溅发生的时刻以及引发喷溅的可能原因。     

基于虚拟仪器的多信息融合电阻点焊质量检测系统研究

采用虚拟仪器技术和多信息融合技术建立了对铝合金点焊质量的检测系统。系统应用分形理论对焊接过程中采集的数据信息进行了处理,使用虚拟仪器工具编程提取了更能反映所采集信号统计特征和变化特征的盒维数。在对焊点质量与焊接过程中信息的盒维数统计物理关系的分析基础上建立了基于模糊控制理论的焊点质量判定系统。仿真实验结果表明,本系统能够准确地判定电阻点焊的焊点质量。与传统的电阻点焊质量检测系统相比,具有更加准确、快速和成本低廉的优点。     

铝合金直流点焊神经网络建模

采用三相次级整流点焊机和动态参数检测系统,研究了硬铝合金ＬＹ１２直流点焊焊接性;在大量工艺试验基础上,运用神经网络方法,构造了一种离散型人工神经网络点焊质量预测与评估模型。研究结果表明,对点焊焊接电流、极间电压和焊点剪切力等预测模型的输入、输出参数进行离散化处理,可以实现输入向量空间到输出向量空间的映射,构造的预测模型具有良好的有效性和容错性,适用于铝合金直流点焊质量的预测和评估,为最终实现电阻点焊的智能制造奠定了基础。     

点焊过程工艺参数采集及缺陷信息分析

采用基于图形化语言的虚拟仪器开发工具LabView开发了界面友好、操作简单的虚拟仪器——电阻点焊参数采集及缺陷信息分析系统。该系统实现了对铝合金点焊过程工艺参数的实时采集、数据传输与存储、波形同步显示，以及对工艺参数的分析和处理，对点焊过程中发生的缺陷状况做出评定和分析。在分析研究所采集的焊接电流和电极电压的基础上，建立了基于电压曲线斜率变化的判读飞溅缺陷的算法和基于积分变化的判读脱焊缺陷的算法。所建立的算法应用于实践，可准确地判读飞溅和脱焊缺陷。     

基于LPSO与BP神经网络电阻点焊工艺参数建模优化

电阻点焊工艺参数的设置对点焊焊接质量有着非常重要的作用,难以建立精确的数学模型。基于此,提出一种将Logistic映射微粒群优化算法(LPSO)与BP神经网络相结合的方法,对0.8mm厚08AL钢板点焊工艺参数建模优化。在详细分析点焊工艺的基础上,利用BP神经网络建立点焊工艺参数与焊接质量之间的模型,同时结合LPSO的全局寻优能力,对点焊工艺参数进行优化,获得三大主要工艺参数(点焊时间、点焊电流与电极压力)的最优匹配。以点焊时间9周波、点焊电流11.41k N、电极压力1.7k N的最优工艺参数组合进行试验,结果表明,与BP+COA和正交实验法相比,该方法具有更高的可靠性。     

铝合金电阻点焊过程的有限元模拟

建立了铝合金电阻点焊过程的有限元分析模型，采用基于显微接触理论的接触电阻模型模拟点焊过程中试件与试件界面上的接触电阻。计算获得了焊接过程中电极／试件和试件／试件接触界面上接触半径的变化，以及试件间界面上压应力、电流密度和温度的分布。试验考察了熔核的形成和长大过程。比较表明，计算与试验测量结果符合很好，证实了所采用的接触电阻模型在铝合金电阻点焊模拟中的正确性和适用性。     

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。     

等效电阻互模糊熵诊断铝合金双丝PMIG焊稳定性

铝合金双丝脉冲惰性气体保护(pulse metal inert gas, PMIG)焊焊接过程中两个电弧之间的相互作用对焊接稳定性的影响非常关键,并且焊接电弧等效电阻相较于焊接电流与弧压包含更全面的电弧信息,基于此提出了等效电阻互模糊熵方法来评价铝合金双丝PIMG焊接过程稳定性. 对3A21铝合金进行了一系列双丝PMIG焊接试验研究,计算其等效电阻互模糊熵,证实焊接过程越稳定等效电阻互模糊熵值越大. 设计了焊接稳定性状态存在突变的焊接试验,将焊接电弧等效电阻模糊熵与互模糊熵对稳定性突变的敏感性进行了对比. 结果表明,等效电阻互模糊熵比模糊熵对焊接过程稳定性的变化更加敏感,能更准确地诊断出焊接过程稳定性的突变点.     

隔热罩三层镀铝钢板电阻点焊工艺参数实验

以确定汽车发动机隔热罩三层镀铝钢板电阻点焊良品工艺参数为目的,采用电阻点焊产品外部品质(目视)和内部品质(宏观金相检验)的判定标准,以厚度组合为0.5 mm×0.5 mm×1.0 mm的镀铝钢板为研究对象,针对焊接电流、焊接时间对点焊品质的影响规律进行实验研究,并确定了一组三层镀铝钢板的电阻点焊良品工艺参数。实验结果表明,在采用CuCr型电极材料的条件下,具体良品工艺参数为:焊接电流7.5 kA,焊接时间16周波0.32 s,电极压力1.7 kN,电极交换点数104点。为相关理论分析和数值模拟提供了可靠的基础实验数据。     

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。     

基于Client/Server的铝合金焊接工艺设计专家系统

研制了一个基于Client/Server的铝合金焊接工艺设计专家系统。该系统可以被多个用户在企业的局域网上同时使用。系统可以用铝及其合金的焊接工艺设计,焊接方法包括手工TIG焊、自动TIG焊、半自动MIG焊、自动MIG焊、电阻点焊和电阻缝焊。同时,系统提供了方便的知识库维护方法,企业可以根据需要补充和更新焊接知识库。     

镀锌钢板电阻点焊的多元非线性回归模型

为了研究用于家用轿车车身制造的镀锌钢板电阻点焊工艺,采用多元非线性回归正交组合的方法设计试验.试验将电阻点焊熔核形状参数和焊接接头抗剪强度作为考察指标,将焊接电流、电极压力、通电时间、预热电流四个参数,以及各参数之间的交互作用作为影响指标的考察因素,得到可预测熔核形状和焊接接头力学性能的四元二次回归数学模型,并通过方差分析对模型进行优化.结果表明,优化的回归数学模型可实现焊接接头熔核成形及力学性能较为准确的预测.在模型的基础上研究各参数及各交互作用对焊点质量的影响规律,从而可实现电阻点焊工艺参数的优化设计.     

铝/钢异质金属搅拌摩擦焊技术研究进展

铝/钢异质金属复合结构具有轻质节能、降低成本、可以满足不同的工作条件等特点,在航空航天、船舶制造等领域的应用日益受到重视。由于铝和钢的物理化学性质存在巨大差异,铝和钢的连接成为焊接领域的难点问题。搅拌摩擦焊作为一种固相连接方法,具有热输入低、高温停留时间短、焊接变形小等特点,对克服铝/钢异质金属性能差异带来的焊接困难具有优势,已成为铝/钢异质金属焊接的研究热点。综述了铝/钢异质金属搅拌摩擦焊国内外研究现状,主要涉及搅拌头材料选择与结构设计、焊缝成形、焊接工艺窗口、力学性能、接头冶金结合、连接机制以及外源辅助搅拌摩擦焊新技术,可以为铝/钢异质金属结构的轻量化设计提供新思路,最后对其发展趋势进行了展望。     

铝合金脉冲MIG焊熔宽控制系统仿真

利用熔池图像视觉传感系统和相应的图像处理算法建立脉冲电流占空比与正面熔宽的阶跃响应模型，在熔宽变化给定量分别为3、4和5mm的情况下对模糊控制器和遗传算法优化的PID控制器的控制效果进行仿真。仿真结果表明：为了使PID控制器取得最佳控制效果在不同误差条件下需采用不同的参数，而模糊控制器在结构和参数不变的情况下对不同误差均可得到良好的控制效果。该研究结果为铝合金脉冲MIG焊熔宽控制系统的设计提供了理论依据，实验表明控制系统工作有效。     

The Mechanical Behavior of Friction-Stir Spot Welded Aluminum Alloys

Aluminum and alloys are widely used in the automotive industry due to the light weight, good formability, and malleability. Spot welding is the most commonly used joining method of these materials, but the high current requirements and the inconsistent quality of the final welds make this process unsuitable. An alternative welding technique, the friction-stir spot welding process, can also be successfully used in joining of aluminum and alloys. In this study, 1-mm-thick AA5754 Al-alloy plates in the H-111 temper conditions were joined by friction-stir spot welding using two different weld parameters such as tool rotational speed and dwell time. Mechanical properties of the joints were obtained with extensive hardness measurements and tensile shear tests. The effect of these parameters on the failure modes of welded joints was also determined.