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熔核是液态金属冷凝后的产物,熔核中央均被加热到金属熔点之上,其边界则是最高温度为熔点的等温面。
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%。
电阻点焊熔核尺寸的RBF网络模型
以接头质量在线监控为目的,对电阻点焊电极电压和焊接电流等信号进行了时域特征分析,研究了电压、电流信号的周波幅值、峰值、有效值以及接头等效电阻、加热功率的估计方法.利用周波参数时间序列构造RBF神经网络输入向量,进行了点焊接头熔核尺寸预测.结果表明,采用归一化处理后的电流和电压有效值周波序列联合构造输入向量,经样本训练能有效地预测接头熔核尺寸,熔核直径平均验证误差为5.50%,熔核高度的平均验证误差为3.83%,比单独采用动态电阻、加热功率等参数具有更好的精度.
当进行不等厚度或不同材料点焊时,熔核将不对称于其交界面,而是向厚板或导电、导热性差的一边偏移,偏移的结果将使薄件或导电、导热性好的工件焊透率减小,焊点强度降低。熔核偏移是由两工件产热和散热条件不相同引起的。厚度不等时,厚件一边电阻大、交界面离电极远,故产热多而散热少,致使熔核偏向厚件;材料不同时,导电、导热性差的材料产热易而散热难,故熔核也偏向这种材料
调整熔核偏移的原则是:增加薄板或导电、导热性好的工件的产热而减少其散热。常用的方法有:
(1)采用强条件使工件间接触电阻产热的影响增大,电极散热的影响降低。电容储能焊机采用大电流和短的通电时间就能焊接厚度比很大的工件就是明显的例证。
(2)采用不同接触表面直径的电极在薄件或导电、导热性好的工件一侧采用较小直径,以增加这一侧的电流密度、并减少电极散热的影响。
(3)采用不同的电极材料薄板或导电、导热性好的工件一侧采用导热性较差的铜合金,以减少这一侧的热损失。
(4)采用工艺垫片在薄件或导电、导热性好的工件一侧垫一块由导热性较差的金属制成的垫片(厚度为0.2-0.3mm),以减少这一侧的散热。
点焊质量检测器是指为了保证焊接质量,有些部分可采用检测器,被检测的对象有:一次电流、通电周期、二次电流、加压力、二次电流与通电时间、熔核热膨胀与熔核温度等。
目前正在进行这方面的研究,但尚无一种能够百分之百地保证点焊质量的方法。点焊熔核的生成与电流密度直接相关,目前重点在于掌握实现最佳工艺条件的手段与管理方法。
系统地研究钢/铝异种金属点焊温度场特点、熔核形成过程及微观结构、钢/铝界面原子互扩散行为、界面反应机理及金属间化合物层生长机制、接头裂纹特征及形成机理、接头力学性能特点,从本质上揭示钢/铝点焊的焊接性特点。提出点焊熔核变质处理思想,研究变质剂成分和添加方法对钢/铝界面金属间化合物、熔核微观结构、裂纹敏感性及接头力学性能的影响规律,揭示变质机理,优化变质剂成分,评价变质剂添加方法的实用性,完善熔核变质处理点焊技术。研究点焊参数、电极形状及焊后热处理对钢/铝点焊温度场、熔核直径、微观结构、界面金属间化合物层厚度、裂纹敏感性及接头力学性能的影响规律,揭示其影响机理。建立接头力学性能与点焊参数关系数学模型,实现电阻点焊参数优化和接头质量控制。本项目研究成果不仅可丰富材料焊接基本理论,而且有利于促进钢/铝异种金属焊接技术和汽车轻量化技术的发展,具有重要的理论意义和实用价值。