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。     

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.     

铝合金点焊过程中磁场信号的时频联合分析

用联合时频分析方法将一维磁场时域信号扩展到时间-频率的二维平面,通过Wigner-Ville分布的时频平面对铝合金点焊过程中感应磁场信号进行分析,联合时频分析可以更直观地剖析点焊熔核成形的能量分布信息,使点焊质量在线监测成为可能.     

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.     

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.     

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.     

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。     

钛合金微电阻点焊电极间电压质量检测技术

文中针对微点焊的特点采用电压信号监控点焊质量.焊接过程中电压通过自动数据采集系统获取.首先分析并解释了电压曲线的变化趋势,指出电压曲线的峰值就是β峰值;进而从电压曲线中提取了4个特征值用于预测熔核直径并将其作为人工神经网络的输入.预测输出的熔核直径与实测直径的误差为0.13 mm,结果表明,利用电压信号监测钛合金微电阻点焊质量是一种非常有效、经济的手段.     

钛合金微电阻点焊电极间电压质量检测技术

文中针对微点焊的特点采用电压信号监控点焊质量.焊接过程中电压通过自动数据采集系统获取.首先分析并解释了电压曲线的变化趋势,指出电压曲线的峰值就是β峰值;进而从电压曲线中提取了4个特征值用于预测熔核直径并将其作为人工神经网络的输入.预测输出的熔核直径与实测直径的误差为0.13 mm,结果表明,利用电压信号监测钛合金微电阻点焊质量是一种非常有效、经济的手段.     

锻压力对双相钢点焊熔核质量的影响分析

由于双相钢电阻点焊过程中的快速冷却,熔核区易形成脆硬马氏体,在进行力学性能评价时会出现焊点界面撕裂等问题.为此,本文以1.4mm双相钢(DP600)为研究对象,研究了点焊过程保压阶段电极锻压力对点焊熔核微观组织和拉剪力的影响.结果表明:增大焊接过程中保压阶段的电极压力,能够显著改善双相钢点焊熔核质量.     

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.     

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。     

Effect of variable electrode force on weld quality in resistance spot welding

Abstract

Resistance spot weldability is defined as the acceptable welding current ranges as determined by the weld lobe in resistance spot welding. Nowadays many studies have focused on the effect of welding current and welding time under constant electrode force on the weld quality and weldability. There is little research on the influence of variable electrode force on the weld quality and weldability because of the difficulty in controlling variable electrode force using pneumatic gun. In the present study, first, the influence of three stages of electrode force, including squeeze force, welding force and forging force, on the quality of welds is analysed. Then a design of experiment approach is applied to analyse the influence of the three stages of electrode force on welding quality and thus to obtain optimum parameter of variable electrode force by controlling the electrode force with servo gun. The comparisons of tensile shear strength, nugget size, weld lobe width and wear rate of electrode tip between variable force and constant force are carried out. The results show that the weld quality and weldability can be increased evidently using optimum parameter of variable electrode force without accelerating the electrode wear rate.     

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.     

变电极力对管板单面电阻点焊质量的影响

根据管板单面电阻点焊结构特点,建立了采用伺服焊枪的管板单面电阻点焊试验系统.针对管板焊接过程中变形大、形成环形熔核质量不可靠等问题,提出了基于改变焊接过程中电极力来提高焊点质量的方法,并研究变电极力对管板焊焊点强度及焊接变形影响的规律.结果表明,通电阶段熔核生成初期减小电极力,可明显提高焊点拉剪强度,减小焊接变形;冷却阶段减小电极力对焊点质量也有所提高,但影响较小.研究结果对管板焊接工艺参数的制定及单面电阻点焊在车身焊装中广泛安全的应用具有重要意义.     

Study on parameters optimization in resistance spot welding of stainless steel with rectangular electrodes

By means of the quadratic regression orthogonal combination design, a mathematical model of the relationship between the quality of spot welds and the welding parameters, including welding current, welding time and electrode force, is established.The influences of welding parameters on long-axis dimension of the nugget and shearing resistance of spot welds are studied and the welding parameters are optimized. The results show that the regression equation obtained can realize the accurate prediction of long-axis dimension of the nugget and shearing resistance of spot welds.     

The small-scale resistance spot welding of refractory alloy 50Mo-50Re thin sheet

This paper is a review of the recent studies of small-scale resistance spot welding (SSRSW) of a refractory alloy 50Mo-50Re thin sheet (0.127 mm thick). The effects of seven important welding parameters—hold time, electrode material, electrode shape, ramp time, weld current, electrode force, and weld time—were studied systematically in an attempt to optimize the welding quality. The diameter of a weld nugget was found to be only 30–40% of the electrode diameter in SSRSW. This was due to the relatively low electrode force used in SSRSW compared with the high electrode force employed in large-scale resistance spot welding (LSRSW) where the diameter of the nugget was almost 100% of the electrode diameter. Large pores often found in the nugget during SSRSW could result from shrinkage during solidification due to fast cooling or fromdue to agglomeration of residual volatile elements absorbed during powder metallurgy processing of the material.     

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.     

压电致动器辅助电阻点焊工艺实现及飞溅控制

电阻点焊是一种多物理场耦合且封闭不可见的金属成形过程，焊接过程中电流大且通电时间短，电极力与熔核区热熔化程度匹配不当，极易造成飞溅问题，影响表面成形并降低焊点强度. 针对此问题，文中提出了一种压电致动器辅助电阻点焊的方法，利用压电致动器自身响应时间短、输出推力大的特点，将压电致动器辅助压力施加于焊接过程，实现电阻点焊过程中宏观静压力与压电致动器辅助快速动态可编程压力调节. 结果表明，压电致动器在电阻点焊气缸宏观预紧力下可实现可控的压力输出，不同频率的振动可辅助加载于原始压力波形之上，在保持焊接参数不变的情况下，压电致动器的振动输入可有效改善熔核区热分布，实现对焊接飞溅的抑制并增大熔核直径，综合提升接头性能.