[發明專利]一種基于焊接過程熱效應計算的電阻點焊焊點質量檢測方法

有效

• 申請號: 201510091370.5
• 申請日: 2015-02-28
• 公開（公告）號: CN104677751B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 羅怡;樊紅軍;高飛;劉偉;章璇;段鈺婷
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/08
• 代理公司: 重慶華科專利事務所50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及一種利用焊接過程計算得到的焊接熱效應評估電阻點焊焊點質量的方法，適用于常用金屬薄板結構材料的焊點質量評估，尤其適用于生產現場在線質量檢測。

背景技術

電阻點焊是一種廣泛應用于汽車制造的焊接方法，在現代轎車的車身金屬結構焊接中得到了大量應用。因此，電阻點焊焊點質量的檢測非常重要，焊接過程中高效率地對焊點質量進行傳感和檢測評估對于提高生產效率和焊接質量、節約生產成本具有重要意義。然而，電阻點焊過程中，焊點的形成隱藏于工件之中，并不能被直接觀測到，這為對焊接質量進行實時傳感以及在線評估焊點質量帶來了困難。因此，在生產企業中，通常情況下均在焊后根據質量檢驗需要對生產的焊接結構產品抽取一定比例，并進行破壞性實驗檢測。檢測主要針對焊點直徑與焊點最大承載力這兩個重要指標。其中，檢測焊點直徑需要撕開焊點焊接結構，測量其宏觀尺寸；檢測焊點最大承載力，需要進行拉剪強度測試。這樣的檢測方法不但效率低下，增加了生產成本，且不能保證未檢測產品的質量可靠性。因此，電阻點焊過程中焊點質量信息的傳感對于利用無損檢測方法在線評估電阻點焊焊點質量具有重要的意義。為此，研究者采用多種方法檢測焊點以表征其質量。

中國專利文獻CN1609622A公開的點焊熔核直徑的實時檢測方法采用如下步驟：取與焊接件相同厚度的焊接試樣進行多點點焊，通過測量與計算獲得每點的動態電阻曲線；進而獲得每點的準穩態電阻值r_D；沿貼合面剖開焊接試樣，測量每個焊點的熔核直徑d_核；根據每個焊點熔核直徑d_核與準穩態電阻值r_D的對應關系，繪制出準穩態電阻值r_D與熔核直徑d_核關系曲線；將不同厚度材料的r_D-d_核曲線存儲在計算機系統中，當點焊某種材料時，計算機系統先獲得該焊點的準穩態電阻值r_D，再與相同厚度材料的r_D-d_核曲線進行比較可獲得對應的熔核直徑，當熔核直徑小于設定的標準值時，判定焊點質量不合格，實現實時檢測。

中國專利文獻CN101241001A公開的鋁合金電阻點焊熔核直徑實時檢測方法采用如下步驟：采集點焊過程中的電極位移信號，并繪制出電極位移信號曲線圖；從所得的電極位移信號曲線上提取出膨脹位移和鍛壓位移兩個特征值；將鋁合金焊接試板撕開，對電阻點焊熔核直徑進行實測，建立所提取的特征值與實測的熔核直徑相對應的樣本對，并形成訓練集；建立人工神經網絡模型，并用所得樣本對對模型依據BP算法進行訓練，實現從特征值到熔核直徑的映射；人工神經網絡模型是兩個輸入、一個輸出，中間一個隱層，隱層結點的數目是5的結構，隱層的轉移函數為Sigmoid函數，輸出層的轉移函數為線性函數；將訓練好的模型用于鋁合金電阻點焊熔核直徑的在線實時檢測。

中國專利文獻CN1220034C公開的多信息融合技術確定鋁合金板材電阻點焊熔核面積的方法采用如下步驟：依據小波包變換及其能量譜原理、依據信息熵原理、依據模態分析原理，計算出點焊過程中電極電壓、電流、電極位移和聲音信號的特征量，建立神經網絡模型，由特征量和熔核面積對神經網絡模型進行訓練。神經網絡模型計算出的熔核面積與實測熔核面積對照，確定誤差值，調整神經網絡模型，直至達到誤差要求范圍。

在電阻點焊過程中，焊點形成所需要的能量主要由焊接過程產生的電阻熱效應來提供。而電阻熱效應則主要由流過二次回路的焊接電流產生，隨著焊點形成過程變化，焊點兩端的電極電壓也會發生相應的變化。因此，利用焊接電流和電極電壓乘積的時間累積效應即可計算得到焊點形成過程所產生的電阻熱效應。如式(1)所示：