热冲压钢电阻点焊形核热过程及组织特征分析

电阻点焊接头质量在宏观上取决于熔核尺寸,在微观上则取决于点焊接头的组织状态,而两者都是由电阻点焊传热传质规律所决定的。文中采用数值模拟的方法对热冲压钢电阻点焊熔核形成过程进行研究。首先建立电阻点焊接头的有限元模型;然后模拟其熔核形成过程,建立点焊接头温度场分布及点焊熔核中心至热影响区的焊接热循环曲线;最后分析了点焊接头的组织特征及显微硬度分布,为控制点焊接头质量提供依据。     

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.     

电阻点焊质量有效控制系统

电阻点焊的接头质量取决于熔核直径,而熔核形成过程又与同时相互作用的各因素有关,因此,只靠测定某一个焊接过程参数来控制质量,显然是不甚有效的。但利用点焊过程多因素数学模型则可使焊接接头质量控制的有效性大为提高。列宁格勒电工学院协同全苏电焊设备研究所研制了以焊接过程数学模型为基础的、     

DRC法点焊质量信息的精确化(1)

采用动态电流滞后角作为质量信息监控电阻点焊熔核质量时,在热量大幅度调节过程中必然伴生明显的电噪声.该噪声若不能实时有效地剔除,就会混同为熔核生长的质量信息.这不仅会严重影响监控系统反馈控制的动态品质,还会直接影响最终的熔核质量.基于线性热量控制原理创建的孪生函数以及据此建立的孪生函数表,为实时剔除点焊熔核生长期质量信息中的电噪声奠定了理论基础.     

DP780双相钢电阻点焊的数值模拟及试验验证

为了提高实际生产中的焊点质量,探究影响焊点质量的因素,针对厚度分别为1.6和2.0 mm的DP780样片组,建立电阻点焊过程的轴对称有限元模型,采用融合力场、热场、电场及微观组织结构的耦合分析模型模拟点焊熔核形成过程,研究点焊加热及冷却过程中的温度场分布特点,确定熔核尺寸和抗剪强度指标.通过试验测定实际点焊接头的熔核尺寸以及抗剪强度.结果表明,模拟预测的熔核尺寸、失效剪切力与试验值之间误差分别为2.05%和13.6%;焊接过程中的飞溅是导致误差的主要原因.     

多元化铝合金直流点焊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。     

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。     

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.     

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.     

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。     

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.     

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.     

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。     

电阻点焊应变式压力传感器弹性体的设计及应用

针对电阻点焊压力的在线监测,根据电阻点焊电极受力分析结果,提出通过缩短压力传感器与电极间的安装距离、减少受力不平衡带来的测量误差的方法。设计可直接安装在下电极及其电极握杆之间的应变式压力传感器,并对其弹性体进行设计计算。测试结果表明,该传感器能够实时测量电阻点焊过程中的电极压力,及时响应点焊熔核形成过程压力的瞬时变化,可间接预测熔核大小、监测焊接过程中的飞溅。     

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.     

航天高强铝合金点焊工艺对焊点质量的细致影响

通过对航天高强铝合金点焊焊核的显微分析,得到了不同焊接参数(压力、电流)对焊核几何尺寸、晶粒大小的影响,获得了焊接参数与焊核显微组织的相关性,能够在焊接参数变化较小、特征信号没有明显变化的情况下观察到焊接参数对焊核质量的细致影响,为点焊过程的精量化控制的进一步研究打下了基础.采用有限元分析软件SYSWELD,对铝合金点焊过程进行了建模仿真.研究了不同电极力、点焊电流与焊点熔核半径等焊点特征量之间的关系及其规律性.     

基于二维DIC技术的电阻点焊板件变形分析

结合二维数字图像相关技术(DIC),针对焊接电流、通电时间及电极力对电阻点焊过程中工件翘曲变形量的影响规律进行了深入研究和讨论. 结果表明,利用二维DIC技术获得的工件变形过程与电阻点焊各个阶段相吻合,而且具有较高的精确度. 随着焊接电流和通电时间的增大,熔核形成造成的翘曲变形增大;随着电极力的增大,熔核形成造成的翘曲变形减小,同时电极下压造成的变形增大.二维数字图像相关技术在电阻点焊过程中的首次尝试为电阻点焊工艺的研究和焊接质量的提高提供了新的方法,对电阻点焊工艺的发展和完善具有重要意义.     

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.