铝合金点焊过程中电极振动信号的建模

以时间序列与模态分析为基础,研究了电阻点焊过程中的电极振动信号特征,建立了点焊过程中的电极加速度信号的振动方程,通过建立自回归AR(n)模型计算了阻尼比、振动模态的角频率和自回归功率谱函数,并将计算结果与实际熔核质量检验结果进行对照分析．结果表明,阻尼比、振动模态的角频率和自回归功率谱函数与熔核质量有较强的相关性,可以作为铝合金点焊质量判别的特征量并且区分点焊的不同焊接工况．

基于LabVIEW铝合金点焊电流和电极压力监控系统的研究

在监控铝合金电阻点焊焊接过程中,还没有一种传感器可以准确可靠地检测出熔核的成形质量。在点焊过程中压力信号被认为能够提供关于熔核成形最多的信息。利用LabVIEW语言开发了点焊监控系统,对电流信号及电极压力信号进行实时采集,可以有效地检测点焊熔核质量的变化。

基于小波包分析的铝合金点焊飞溅研究

提出了在铝合金点焊过程中 ,采用小波包分析判断飞溅发生的一种新方法 .通过对点焊过程中电压信号进行小波包分析 ,可以获得不同频带中的电流信号时域波形 ,根据波形的不同形态和特征 ,判断点焊过程中飞溅的发生 .试验证明 ,利用小波包分析方法可准确判断飞溅发生的情况 。

航天高强铝合金点焊工艺对焊点质量的细致影响

通过对航天高强铝合金点焊焊核的显微分析,得到了不同焊接参数(压力、电流)对焊核几何尺寸、晶粒大小的影响,获得了焊接参数与焊核显微组织的相关性,能够在焊接参数变化较小、特征信号没有明显变化的情况下观察到焊接参数对焊核质量的细致影响,为点焊过程的精量化控制的进一步研究打下了基础.采用有限元分析软件SYSWELD,对铝合金点焊过程进行了建模仿真.研究了不同电极力、点焊电流与焊点熔核半径等焊点特征量之间的关系及其规律性.

利用分形维数提取铝合金点焊过程中电压信号特征量

针对铝合金点焊过程中电压信号的非线性特点,从分形理论出发,首次尝试利用盒维数作为特征量对点焊质量进行定量描述。试验与计算结果对比表明:对不同点焊质量下的电压参数进行检测与盒维数计算,其结果明显不同,这说明以盒维数作为特征量能够有效反映点焊质量的变化。因此,利用分形维数方法提取点焊过程中信号的特征量为检测点焊质量提供了一种新途径,同时对其他焊接方法中的信号分析与处理也有较高的参考价值。

基于支持向量机的铝合金点焊多类缺陷识别

利用从铝合金点焊过程工艺参数曲线上提取出的特征向量,建立了铝合金点焊过程喷溅缺陷和未熔合及未完全熔合缺陷的支持向量机识别模型。根据所建立的识别模型,用采集的样本数据进行了训练,并用独立的测试数据对训练的结果进行了测试。结果表明,所建立的支持向量机识别模型在给定的样本集的情况下,识别喷溅缺陷的准确率为96.7%,识别未熔合及未完全熔合缺陷的准确率为100%,利用支持向量机方法实现铝合金点焊多类缺陷的自动识别是可靠的。

利用虚拟仪器技术研究铝合金点焊过程质量参数

利用虚拟仪器软件开发工具LabVIEW设计了铝合金点焊质量检测系统,该系统可实现点焊过程中各特征信号的采集、显示、存储和数据分析等功能。试验证明,检测系统能够满足铝合金点焊过程中实时质量监测的要求。

铝合金点焊接头疲劳性能研究及寿命分析

为了支持多环形纹路表面电极帽式铝合金点焊接头在车辆正向开发中的设计应用,设计并开展了一系列的铝合金点焊接头疲劳试验研究和疲劳寿命预测方法研究。过程中获得了点焊接头的载荷-寿命对应关系,总结了铝合金点焊接头疲劳强度受载荷方向、母材强度及厚度等因素影响的普遍规律,分析了铝合金点焊接头的疲劳失效破坏模式,并提出了评价铝合金点焊接头疲劳寿命的S-N曲线,可以有效指导铝合金点焊接头的抗疲劳设计开发工作。

铝合金点焊电极端面铜铝合金化机理研究

针对铝合金电阻点焊过程中出现的电极烧损及使用寿命短的问题,采用物理模拟的方法,从点焊电极端面铜铝合金化的宏观及微观形貌、成分等方面,进行了铝合金点焊电极端面铜铝合金化反应的行为、铜铝金属间化的形成过程以及铜铝合金化机理等研究。结果表明:电极端面与工件接触界面发生铜铝合金化反应是铝合金点焊电极烧损的主要原因;同时发现,温度和时间是影响铜铝合金化反应的两个重要因素,且铝合金高温点焊时,电极端面反应生成了共晶合金(Al+Cu Al2),而Cu Al2相和铜基体扩散,将形成硬而脆的金属间化合物Cu9Al4和Cu Al4。

铝合金点焊在线监测数据库的构建

以所开发的铝合金点焊在线监测系统为基础,构建了在线监测数据库。数据库通过与基于LabVIEW开发环境的在线监测系统相连接,实现了焊点质量特征参数及焊点原始特征信息的实时记录与保存。数据库为用户提供了焊点信息及人员信息的多种查询、管理功能,实现了点焊生产的信息化管理,非常适合航空航天产品的生产管理及该厂的实际情况。数据库信息为在线监测系统提供参数优化数据源,通过均值控制图法实现对在线监测系统焊点质量判定临界阈值的优化。结果表明,数据库的参数优化功能使铝合金点焊在线监测系统达到了较高的判定精度,并已在航空航天产品的点焊生产中得到应用。

基于中塑性环内部分熔化区的铝合金点焊多场数值精确模拟研究

针对铝合金电阻点焊部分熔化区的研究尚不全面的现状,采用相图计算法和有限元法模拟了考虑部分熔化区的铝合金点焊过程。通过相图计算获得了部分熔化温度剧烈变化区间对应的材料属性。建立了力-热-电-磁-流5场耦合有限元模型,将计算得到的物理属性带入有限元模型,模拟5A06/LD10电阻点焊熔核形成过程,发现部分熔化区在电阻点焊中起到电阻产热热源及热屏障的作用。对于5A06与LD10,由于其部分熔化区出现顺序的先后差异,导致熔核向5A06薄板一侧发生偏移,熔核最终呈三角形,偏离常规等厚同种铝合金点焊熔核的椭球形。通过在模拟中考虑部分熔化区材料物理属性的变化,提高了模拟的精度,有利于更好地指导实践。

铝合金点焊电压信号的分形特征

以非线性分形理论为基础,利用盒维数定量地描述了铝合金点焊过程中非线性电压信号,并对不同点焊质量下的电压参数进行检测与盒维数计算,建立铝合金点焊质量与分形维数关系。试验与计算结果表明:以盒维数作为特征量能够有效地反映点焊质量的变化,这对大型舱体铝合金点焊质量监测的研究具有较高的理论和实践参考价值。

压力采集滤波系统在铝合金电阻点焊中的研究及应用

为了采集铝合金点焊过程中的压力变化量,实现实时监测熔核状态,提高焊点质量,设计了一种铝合金点焊压力采集的滤波系统。第一步,设计采集电路,实现对压力信号的实时采集和电平转换;第二步,通过对压力信号干扰源的分析,设计硬件滤波和软件滤波相结合的方法,以解决压力信号受干扰的问题。实验结果表明,采用本系统得到的压力波形变化平稳,能够准确反映焊接过程中的压力变化和熔核状态。采用本系统后焊点熔核直径平均值提高了10%,而且焊点无裂纹,气孔也较少。

铝合金电阻点焊压力信号的动态特征分析

基于点焊焊接过程信息采集系统,研究铝合金电阻点焊压力信号的动态特征.从时、频域角度对比分析飞溅焊点和正常焊点的压力信号,发现飞溅焊点压力信号会发生突变并具备明显的特征频率,而正常焊点无明显相关特征;采用db5小波对压力信号进行7层分解,获得不同频带下压力信号的时、频域波形及各层细节信号的能量比.结果表明,根据信号的不同形态和特征,提取通电阶段压力信号的标准差、小波分解细节信号目标层的峰-峰值、能量比的最高值以及其所在层数,均可作为识别飞溅缺陷的特征指标.

铝合金电阻点焊的熔核形成过程

点焊过程中熔核形成过程对焊接结构的强度和耐用性具有非常重要的影响.文中采用高速摄像技术研究了焊接电流和电极压力对铝合金电阻点焊形核过程的影响.结果表明,铝合金电阻点焊熔核首先在工件/工件接触面中心处形成,然后沿着水平方向生长,同时垂直方向也有少量的生长,一直扩展到电极头端面直径.熔核尺寸在点焊前80 ms时迅速长大,120 ms后基本保持不变,表明过长的焊接时间是没有必要的.随着电极力的增加,工件会经历较大的塑性变形,导致没有熔核形成.因此常规点焊时,不应采用过高的电极压力.

汽车用6061铝合金板电阻点焊工艺试验研究

利用MD-40型中频直流逆变式点凸焊机,对汽车用6061铝合金板电阻点焊的工艺进行试验研究。运用正交试验方案及极差分析方法对工艺参数进行优化试验设计,采用撕裂试验等方式检验其点焊质量,并对焊点的力学性能进行拉伸测试,验证其可靠性。结果表明,当焊接电流22 k A、通电时间150 ms、电极压力0. 23 MPa时,所获得的点焊接头成型良好,无明显缺陷,其最大抗拉剪力值为3. 467 k N。

铝合金汽车车身点焊电极失效机理及延寿技术研究

通过试验对铝合金车身点焊电极烧损的失效机理进行了分析。点焊时,由于电极和铝合金工件间的不均匀点接触引起的局部强烈反应,加快了电极的烧损失效速度。利用点焊时的加压作用和其产生的电阻热,在铝合金点焊电极端面成功制得Cu-Ti-B复合涂层,该复合涂层可减轻电极的烧损,延长电极的使用寿命。

电极形态对铝合金电阻焊接头的影响

使用不同直径的球面和平面电极进行铝合金试板的电阻点焊,对焊点进行外观检查、剥离试验、宏观金相等试验,研究电极端面形状、直径大小、表面状态对铝合金电阻点焊接头的影响。研究表明:电极的端面形态通过影响电极和母材的受力、电极-母材接触电阻、电流受流情况,从而影响电流热效应产生的热量,最终影响点焊接头质量。球面电极由于其球面特征,受力和受流情况优于平面电极,抗变形能力强,可连续点焊160点以上。电极直径影响电流受流情况和受力,较小的直径导致热量和受力集中,形成板间喷溅和熔核孔洞缺陷;较大的直径导致电流密度和压强小,无法形成熔核。粗糙表面增大了电极-母材接触电阻,产生热量过大,使母材表面过度烧损,形成缺陷。

基于独立分量分析的点焊特征声音信号提取

采用独立分量分析的方法和传感器阵列技术对点焊声音信号进行了研究,建立了点焊声音信号独立分量分析算法.采用8个传声器阵列,同时对点焊过程中的声音信号进行了测量,获得了比单传感器丰富的点焊信息.计算了这些声音信号的峰度系数,确认其为非高斯型,满足独立分量分析的要求,并对其进行独立分量分析.结果表明,基于FastICA算法的独立分量分析可以从叠加噪声中分离出点焊过程信号源,且效果明显,为深入分析点焊过程提供了一个新的技术手段,并且该算法可以应用于其它焊接方法中.

基于小波分析的点焊过程喷溅特征信息提取

研究了用小波分析方法从电极压力曲线上提取判定铝合金冲击波点焊过程发生喷溅的特征信息的方法。采用db5小波对发生喷溅焊点的电极压力曲线信号上的不规则信号突变进行了检测。结果表明,小波分解中高频部分重构信号可准确检测到电极压力曲线上信号发生突变时的位置及突变程度,也就是说能够将发生喷溅缺陷的时刻准确地表现出来。利用超过一定阈值的小波分解高频重构信号的全局最大值作为判定点焊过程发生喷溅缺陷的特征信息是准确可靠的,从而实现了将电极压力曲线上的信号特征转化为计算机容易识别的数值特征。