低碳钢多层板点焊动态过程测试与分析

在电阻点焊生产过程中,时常会遇到不同层数的搭接点焊接头.由于多层板接头在实际点焊过程的焊材厚度发生了明显的变化,使得焊机二次回路中的阻抗大幅度波动.因而焊接热量也必然产生显著波动.若不能及时有效地实时调节焊接热量,熔核质量无法保证.通过对焊接热过程的动态测试与分析,探讨了3种不同机制监控方法对低碳钢多层数点焊的适应性,为生产企业选择准确的监控模式和进行有效的质量控制提供了科学依据.     

点焊热过程双特性融合控制算法

在协同控制策略基础上,综合运用模糊控制和单片机技术在点焊形核阶段对热量调节算法进行了优化,建立了双特性(优质熔核的动态电流滞后角特性与动态电流特性)监控模式并运用多信息融合技术实现了基于多种监控信息,即电流滞后角增量偏差en与本周波热量调节幅度△mn和下周波热量调节幅度△mn+1与本周波焊接电流偏离程度△In的二次模糊决策法.结果表明,这种监控机制能更好地掌控点焊过程的热量调节方向和尺度,保证焊接熔核质量和焊接时间的一致性.     

基于LabVIEW铝合金点焊电流和电极压力监控系统的研究

在监控铝合金电阻点焊焊接过程中,还没有一种传感器可以准确可靠地检测出熔核的成形质量.在点焊过程中压力信号被认为能够提供关于熔核成形最多的信息.利用LabVIEW语言开发了点焊监控系统,对电流信号及电极压力信号进行实时采集,可以有效地检测点焊熔核质量的变化.     

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.     

基于点焊监测波形的焊接质量在线判定

利用传感技术形成电阻点焊信息采集系统,采集点焊过程质量信息,包括焊接电流、焊接电压、动态电阻和电极位移等。实时输出各参数波形,并依据波形变化特征对焊接质量进行在线判定,同时分析焊接热量变化对焊接质量的影响,从而定量分析焊件熔核尺寸、压痕深度、是否飞溅等质量信息,并可对焊核的焊接强度做出定性判定。     

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.     

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。     

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。     

电阻点焊动态信号实时监测及焊接质量预测

利用现代传感技术和计算机监测技术,建立电阻点焊电信号和机械信号实时监测系统,实现对点焊过程中焊接电流、电极间电压、动态电阻和动态电极压力的实时监测。根据动态电阻和动态电极压力的变化规律,通过相关分析,提取表征焊接质量的动态电阻特征值和动态电极压力特征值。利用多元线性回归分析建立点焊质量预测模型,选用设定的焊接电流、电极压力、焊接时间、动态电阻特征值和动态电极压力特征值作为输入变量,表征点焊质量的熔核直径作为输出变量。试验结果表明,建立的点焊质量预测模型可较准确地预测点焊熔核直径,最大预测偏差不超过0.4 mm。     

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.     

用时频分析法研究铝合金电阻点焊过程中的声音信号

研究了铝合金点焊过程中声音信号的时频域能量分布，并应用它来识别点焊的熔核状态。点焊过程中的声音信号包含着熔核形成信息，是点焊质量监控的重要参数。为了能够确定熔核的变化状态，作者尝试采用非平稳过程的时频分析方法对声音信号进行研究，试验与计算结果表明，Choi-williams时频分布是一种较好的铝合金点焊声音分析方法，可以区分不同熔核状态，其计算结果可作为铝合金点焊过程的监控参数和质量检验的依据，具有一定的实用价值，同时它对其它焊接方法中的信号分析与处理也有较高的参考价值。     

机器人点焊多信息融合及控制

点焊质量一直是国内外焊接国界学者致力研究的重要课题之一。目前尚未得到圆满的解决。点焊过程的复杂性、熔核形成过程的不确定性,尤其是点焊过程采用的质量监控方法的单一性决定了点焊质量控制是一项非常困难的任务。本文分析了基于单一传感器信息资源来描述焊点熔核形成过程存在的局限性,首次提出了采用多传感器信息融合控制点焊质量的思想。通过参数选择、特征信息提取,建立了点焊过程多信息融合模型。采用结合法、平均法和决     

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.     

热冲压高强钢伺服点焊工艺

热冲压高强钢点焊过程易产生飞溅、缩孔,并且存在热影响区软化等现象.通过对热冲压高强钢点焊工艺初步分析表明,热冲压高强钢点焊需采用较大电极压力.采用恒流模式,当电极压力为4.2 kN时进行点焊,点焊过程易产生飞溅,导致焊接窗口较小,并且熔核中存在缩孔缺陷.采用合理的点焊锻压力可以显著抑制缩孔产生.智能调控(IQR)点焊模式根据动态电阻的变化,自适应调节热量输入,可大大降低飞溅率,且保证点焊质量的稳定性.     

多元化铝合金直流点焊接质量监测系统的研发

为了克服由于多种电阻点焊质量影响因素引起的单参数检测技术的不足,充分利用点焊过程中各种参数所提供的熔核质量信息,工作中构建了以焊接磁场、焊接电压、电极位移,作为铝合金点焊质量评定住处特征信息的铝合金点焊质量监测系统.试验证明,监测系统能够高速准确地采集铝合金点焊过程的多个特征信号,并能有效反映点焊过程中焊点熔核的变化,对焊点质量作出准确判断,满足点焊过程质量监测的要求.     

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.     

基于嵌入式系统的电阻点焊飞溅信息在线判读

钢材的电阻点焊过程中,动态电阻的变化表征了丰富的焊接质量信息.采用嵌入式系统实时监测焊接过程动态电阻的变化有利于提高对焊接质量的认识.设计了嵌入式监测系统,系统同时监测焊接电流、电极间压力和电极间的电压、电极位移信号.分析了双相钢DP600焊接过程中的动态电阻变化与焊点熔核之间的关系,并阐明用焊点两端的电压信号替代动态...     

电阻点焊质量在线无损估测

采用动态电阻法建立了低碳钢电阻点焊熔核直径的人工神经网络模型,该模型为3层BP向前网络结构,通过大量正交试验训练获得其模型数据。将模型数据移植到C语言中,建立了熔核直径在线估测系统。该系统有望应用于实际生产的质量监控。     

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.     

不锈钢点焊热过程的协同控制策略

着重探讨了协同控制法应用于不锈钢点焊过程控制的特殊性、必要性与适用性.针对动态电阻单调下降的不锈钢材料,以工艺试验确定的实际熔核形成起点,把焊接热过程明确划分为未形核与形成熔核两个阶段.进而,在这两个阶段中分别采用恒流控制和基于给定动态电流滞后角特性的模型化控制技术,即协同控制策略.结果表明,该监控策略能够保证不锈钢材料电阻点焊热过程的形核起点稳定,从而确保了阈值法控制的可靠性,焊接品质优良.