[發明專利]電阻點焊質量檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202011206770.3
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112285211A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 徐國成;李英明;董娟;谷曉鵬;狄星
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/04;G01N29/26
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

1.一種電阻點焊質量檢測裝置，其特征在于：超聲波探頭（3）內置于電極帽上殼（4）、電極帽下殼（5）組成的中空腔體內，通過墊圈（6）、彈簧（8）固定位置，保證超聲波探頭（3）在焊接過程中向被焊接工件（12）內部垂直發射超聲波束；所述超聲波探頭（3）采用高溫耦合劑（7）實現與電極帽下殼（5）的直接耦合；所述超聲波探頭（3）通過數據線與超聲卡（10）及計算機（11）相連。

2.根據權利要求1所述的電阻點焊質量檢測裝置，其特征在于：所述的電極帽上殼（4）與電極帽下殼（5）之間通過螺釘（9）連接。

3.根據權利要求1所述的電阻點焊質量檢測裝置，其特征在于：所述的超聲波探頭（3）為收發一體式超聲波縱波直探頭。

4.根據權利要求1所述的電阻點焊質量檢測裝置，其特征在于：所述的被焊工件（12）焊接過程中在上電極（1）、下電極（2）的焊接壓力作用下夾緊。

5.一種電阻點焊質量檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：

第一步、連接系統，包含以下子步驟：

1.1 在電極帽下殼（5）的腔體內底部刷涂高溫耦合劑（7），放入墊圈（6），將超聲波探頭（3）放置于墊圈（6）內，超聲波探頭（3）上部放置彈簧（8），扣緊電極帽上殼（4），擰緊螺釘（9）；

1.2 將連接好的電極帽整體安裝在點焊機電極桿上；

1.3 將超聲波探頭（3）通過數據線與超聲卡（10）、計算機（11）相連；

第二步，啟動焊機：焊接開始時啟動計算機超聲波連續采集軟件，開始對整個焊接過程進行超聲回波數據采集，超聲回波數據采集包括以下階段：

2.1 預加壓階段(Ⅰ)，超聲波探頭向被焊工件發射超聲波束，超聲波束通過電極帽下殼傳播到被焊接工件的上層板上表面，并在上層板上表面發生半反半透，反射波被超聲波探頭接收，形成回波R_u；透射波傳播進入上層板內部，并在上、下兩層板界面處再次發生半反半透，反射波被超聲波探頭接收，形成回波R_i；透射波進入下層板，并在下層板下底面發生反射，反射波被超聲探頭接收，形成回波R_d；

2.2 一次電流階段(Ⅱ)，超聲波探頭向被焊工件發射超聲波束，超聲波束通過電極帽下殼傳播到被焊接工件的上層板上表面，并在上層板上表面發生半反半透，反射波被超聲波探頭接收，形成回波R_u；透射波依次經過上層板內部、下層板內部，并在下層板下表面發生反射，反射波被超聲波探頭接收，形成回波R_d；

2.3 二次電流階段(Ⅲ)，超聲波探頭向被焊工件發射超聲波束，超聲波束通過電極帽下殼傳播到被焊接工件的上層板上表面，并在上層板上表面發生半反半透，反射波被超聲波探頭接收，形成回波R_u；透射波傳播進入上層板內部，并在液態熔核上層固-液界面發生半反半透，反射波被超聲波探頭接收，形成回波R_l1，透射波進入液態熔核內部，并在液態熔核下層固-液界面發生半反半透，反射波被超聲波探頭接收，形成回波R_l2，透射波在下層板下表面發生反射，反射波被超聲波探頭接收，形成回波R_d；

2.4 保壓階段(Ⅳ)，超聲波探頭向被焊工件發射超聲波束，超聲波束通過電極帽下殼傳播到被焊接工件的上層板上表面，并在上層板上表面發生半反半透，反射波被超聲波探頭接收，形成回波R_u；透射波傳播進入被焊工件內部，并在下層板下表面發生反射，反射波被超聲波探頭接收，形成回波R_d；

2.5 焊接結束(Ⅴ)，超聲波探頭發射超聲波束，超聲波束在電極帽下殼外表面發生全反射，反射波被超聲波探頭接收，形成回波R_u；由于焊接過程中電極帽下殼外表面始終與被焊工件上層板上表面之間為壓緊狀態，因此電極帽下殼外表面回波即為被焊工件上層板上表面回波R_u；

第三步，數據處理，包含以下子步驟：

3.1 對獲取的工件內部超聲回波數據進行矩陣化處理，生成焊接過程M顯示圖；

所述焊接過程M顯示圖為所有A波數據的矩陣化排列，隨著焊接過程的不斷進行，工件內部結構及材料狀態不斷發生變化，探頭接收到的超聲波回波位置及聲壓幅值也相應地發生變化，圖像出現相關特征及灰度變化；

3.2 分析M顯示圖圖像特征，包括步驟2.3的上、下層固-液界面回波R_l1、R_l2是否完整、上、下層固-液界面回波R_l1、R_l2之間的時間間隔D_i、步驟2.4是否可觀察到除上層板上表面回波R_u及下層板下表面回波R_d之外的熔核區內部回波R_h；

第四步，焊接質量評定，包含以下子步驟：

4.1 無回波R_l1、R_l2，即D_i = 0，判定當前焊點為虛焊焊點；

4.2 有回波R_l1、R_l2，但回波不完整，判定當前焊點為發生噴濺焊點；

4.3 有回波R_l1、R_l2，但D_i/D ＜ D_min，D_min為合格焊點允許的最小熔深，判定當前焊點為熔核尺寸不足焊點；

4.4 步驟2.4除可接收到上層板上表面回波R_u、下層板下表面回波R_d外，還存在回波R_h，判定當前焊點為熔核內部存在孔洞缺陷焊點；

4.5 無步驟4.1-4.4特征出現，判定當前焊點為無上述缺陷焊點。