电阻点焊熔核直径的相控阵超声检测

为解决使用现有超声检测系统评估电阻点焊熔核直径误差较大的问题,基于相控阵超声探头与特征信号分析技术,提出了一种点焊熔核直径定量化检测方法,重点研究了表面压痕对单阵元超声信号的影响规律,揭示了基于阵元超声信号的熔核边缘识别方法,并试验验证了熔核直径评估方法的精度.试验结果表明,点焊熔核直径的相控阵超声检测结果与金相检验结...     

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.     

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.     

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%。     

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.     

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.     

基于动态电阻曲线的电阻点焊熔核形核特征分析

在低碳钢电阻点焊过程中,利用实时传感技术对熔核形核动态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得到反映熔核形核演变的动态电阻曲线,并以此为依据研究了电阻点焊熔核形核与生长过程的动态特征。结果表明,根据动态电阻曲线可将熔核形核过程划分为三个阶段,即初始阶段、生长阶段和稳定阶段,在不同阶段,熔核表现出不同的形核特征。焊接电流、焊接时间的变化导致提供的焊接能量不同,熔核形核过程产生不同的动态变化,并形成不同的熔核质量特征,均可在动态电阻曲线中得到体现。     

铝合金电阻点焊熔核截面反演成像

将反演理论及正则化方法用于熔核横截面电流反演成像,以反演图像直观判断焊点质量,扩大铝合金电阻点焊在对焊点质量要求较高领域中的应用.首先,建立熔核截面电流分布和周围磁感应强度关系的正演模型,并通过试验验证模型的可靠性;其次,建立反演模型,通过数值试验验证反演模型的可行性;最后,点焊成像试验,将测量的磁场信号反演为熔核截面的电流分布信息,并以图像形式显示.结果表明,反演图像反映了熔核截面电流分布特点,能够反应熔核质量的好坏,可以作为判断熔核质量的依据;正则化参数的选择影响反演图像的质量,过大或过小,反演图像都将偏离实际情况.     

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.     

碳纳米管介质对铝合金电阻点焊熔核质量影响

铝合金及其电阻点焊工艺的应用日益广泛,对其性能和质量也提出了更高的要求.鉴于点焊熔核的宏观性能由其微观结构决定,通过改变熔核的微观组织结构来强化熔核质量,从而提高焊点性能.选用碳纳米管作为铝合金点焊熔核的添加介质,对点焊试验结果进行力学性能测试、显微组织结构观察和成分分析.结果表明,在铝合金熔核中添加碳纳米管后,熔核的晶粒尺寸明显减小,碳纳米管均匀分布在熔核中,能显著提高熔核的硬度和强度.经过进一步分析认为碳纳米管的强化机制主要为位错增殖、载荷传递、约束变形以及细晶强化.     

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.     

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。     

不锈钢点焊动态电阻曲线与熔核直径的关系

研究了分流和翘曲变形影响下的不锈钢点焊动态电阻曲线，发现了动态电阻曲线的准稳态电阻值与熔核直径之间的对应关系。     

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.     

非等厚两板铝合金电阻点焊熔核偏移过程研究

在非等厚板材的电阻点焊中,熔核的偏移对点焊质量有很大的影响.本文通过MATLAB建立非等厚两层板铝合金二维轴对称热传导模型,对厚度组合为1.0 mm/2.0 mm的5052铝合金电阻点焊温度场进行了模拟,得出熔核在非等厚板中的形核过程和偏移的本质原因,并利用高速摄影试验验证了模型的准确性.结果表明:在点焊初期,薄板侧的高温区大于厚板侧高温区;随着焊接时间的增加,高温区逐渐偏向厚板,并最终形成一个偏向厚板侧的熔核.这是由于在点焊熔核形成前,散热作用的强弱是影响高温区域偏移的主导因素.熔核开始形成后,析热作用的强弱成为主导熔核偏移的因素,熔核向具有大电阻、散热少的厚板一侧偏移.因此,熔核偏移主要是由焊接区在加热过程中焊件析热和散热不均所致.     

电阻点焊最小熔核直径及剪切强度与板厚的线性化分析

以现行的电阻点焊航空工业标准、国家标准、国家军用标准以及国际标准为基础,总结了铝合金、钛合金、钢及高温合金等合金电阻点焊工艺中,最小熔核直径及最小剪切强度与板材厚度的关系,结论显示:对于各种合金在各种热处理状态下的电阻点焊,板厚在1.2～1.5 mm范围内存在分界点,在该分界点以左及以右,最小熔核直径及最小剪切强度与板厚均大致呈线性关系(对于极限强度在1035～1275 MPa和大于1275 MPa的高温合金材料,在板厚2.5 mm以右,还需要再细分一段),同时提出了以强度对材料进行系统分类的原则.该结论可以对各种板厚新材料以及标准中未涉及到的板厚的电阻点焊的最小熔核直径及最小剪切强度提出理论预测.     

双相钢点焊熔核界面撕裂分析

双相高强钢电阻点焊快速冷却过程中形成的淬硬马氏体会增加点焊接头脆性,产生熔核界面撕裂问题,降低接头力学性能与低周疲劳寿命.以1.4 mm双相钢DP600为例,采用残余在母材上的熔核面积百分比作为衡量电阻点焊熔核界面撕裂程度的评价指标,利用正交试验设计方法,研究不同焊接工艺参数对熔核撕裂程度的影响规律.通过对单因子分析,可知焊接电流对双相钢点焊接头撕裂程度的影响最大;通过交互作用分析,获得了减少焊点界面撕裂程度的最优工艺参数;最后通过试验验证,有效减少和避免焊点界面撕裂发生.     

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.     

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...