借助激光位移传感器能够精确测量微小位移的特点,搭建了焊点压痕深度计算机测量系统。将焊件水平放置在载物台上,调节传感器旋钮改变激光传感器到载物台的距离,使被测试件在激光传感器的测量范围内; 通过调节载物台旋钮使载物台平行移动, 可实现试件的不同位置的测量。试件焊点表面区域在焊接时受到电极压力的影响,金属热塑性变形,焊点表面呈现了4个不同特征区域环。1 环区为焊点的中心区,是在上下电极头电、热、力多种作用和拘束状态下的熔核区表面呈像, 是焊点的压痕区域;2环区是表面金属被高温氧化烧损形成的, 是焊点的热影响区域;3 环区是母板上为测量压痕深度划定的区域。焊点压痕深度(hT)是指焊接工件在电、热、力耦合作用下, 焊接结束后电极在工件表面留下的凹坑深度。测量时,首先获取压痕区域(1 环区)相对于激光传感器探头间的高度值,然后获取母板(3 环区)与激光传感器的相对高度值,那么,二者的差值即为焊点的实际压痕深度。由于母板受到加工精度与焊接过程的影响,可能存在翘曲或不平整。为了消除母板对测量结果的影响, 采用多次重复测量求取的平均值hT作为该焊点压痕深度的实际评定值。
通过大量焊接工艺试验与实际压痕深度的相关分析表明,随着焊接电流的增大,其热输入量增多,形成的熔核体积也会增大,在同样的电极压力下,可挤压的体积变大,所形成的压痕就会更深。而当焊接电流一定时,随着电极压力的增大,焊点熔核形成时受到的束缚增加,形成的压痕深度同样也越深。另外,有些焊点压痕出现了不同程度的陡降或陡升,这是由于对于一定的电流,当电极压力过大时,会将塑性环挤破,发生喷溅;反之,当电极压力过小时,膨胀的液态金属会冲破塑性环,发生喷溅,最终都会损失一部分金属,形成较深的压痕;当焊接电流和电极压力匹配时,很少发生喷溅,形成相对较浅的压痕。故焊接电流、电极压力是影响焊点压痕深度的主要因素,应作为预测焊点压痕深度的主要表征参量 。