An Artificial Neural Network for Estimating Sizes of Spot Welding Nuggets

Sizes of nuggets are often used to evaluate spot weld quality in production. This paper presents a neural estimator used to carry out non-destructive on-line analysis of spot weld quality in which trained ANN functions to map dynamic resistance characteristics into sizes of spot weld nuggets and results confirm the validity of neural network for this type of application.

差强差厚三层板电阻点焊熔核尺寸的控制方法

针对差强差厚三层板电阻点焊过程熔核形成规律展开研究,提出采用不对称电极帽匹配方法改善点焊熔核尺寸及可焊性窗口宽度.基于建立的有限元模型,分析了两种电极帽匹配下薄板侧熔核形成过程中的电流密度、温度场及熔核尺寸的变化规律.通过试验对比分析了不同焊接时刻的薄板侧熔核尺寸,并建立了两种电极帽匹配下的差强差厚三层板点焊可焊性工艺窗口.结果表明,该方法能有效解决差强差厚三层板点焊过程中的熔核偏移及薄板侧熔核尺寸偏小的问题,提高电阻点焊过程的鲁棒性.

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.

不锈钢点焊动态电阻曲线与熔核直径的关系

研究了分流和翘曲变形影响下的不锈钢点焊动态电阻曲线,发现了动态电阻曲线的准稳态电阻值与熔核直径之间的对应关系。

熔核尺寸与点焊工艺参数的回归模型

为了制定合理的焊接规范,保证点焊质量,采用正交试验设计法研究了点焊熔核尺寸与主要焊接参数（焊接电流、焊接时间、电极压力）之间的关系.对试验数据进行了多元线性回归,建立了熔核直径与焊接电流、焊接时间、电极压力、焊件板厚、电极直径之间的数学模型,并对熔核尺寸进行了预测.试验及预测结果表明：预测误差在1%~8%之间,具有较高的预测精度.该预测结果为电阻点焊工艺参数的选取提供了依据,对提高点焊质量有一定的意义.

Q235薄钢板胶接点焊工艺及性能研究

针对目前胶焊技术研究的不足,对Q235薄钢板胶焊工艺进行了研究。通过加入铝粉来解决胶粘剂导电性的问题,设计正交试验,研究胶粘剂中铝粉加入量及焊接电流、焊接时间对接头抗拉强度和熔核尺寸的影响。结果表明:焊接电流对胶焊接头性能影响最大;随着胶粘剂中铝粉含量及焊接电流、焊接时间的增加,胶焊接头抗拉强度及熔核尺寸均呈现先增大后减小的趋势。当胶粘剂中铝粉含量为1.2g、焊接电流为5kA、焊接时间为2周波时,Q235薄钢板胶焊接头性能最好。

镀锌钢板点焊过程的有限元模拟

采用ANSYS软件对镀锌钢板点焊过程进行数值模拟.该模拟过程对镀锌层的存在,特别是对接触电阻的影响给予了重视,建立了轴对称2-D模型,采用热、电耦合计算方法,输入不同焊接条件,得到最终的温度场分布图,并算出熔核直径.将得到的有限元模拟结果与实验结果相对照,发现两者较为吻合.该有限元程序可以用于焊点质量预测以及电极磨损下的焊点质量初步预测,作为焊接参数设置及焊接质量判断的辅助依据,其结果可部分替代实际生产中的焊点破坏试验.

先进高强钢电阻点焊接头的断裂模式分析与预测

研究了先进高强钢(advanced high strength steel,AHSS)两层板电阻点焊接头的断裂模式,不同的断裂模式会影响点焊接头断裂时的机理、力学性能及断裂位置,基于不同组合下的临界熔核尺寸、最大载荷、断口宏观形貌、初始断裂位置、宏观金相组织以及微观硬度曲线等试验结果,阐明了板材厚度和板材强度两类因素对于断裂模式的影响规律.结果表明,板材强度因素会直接影响断裂模式、初始断裂位置以及最大载荷;板材厚度因素影响断裂模式但不改变初始断裂位置及最大载荷.临界熔核尺寸的影响因素有板材厚度、板材强度、熔核中缺陷以及拔出断裂位置距熔合线的距离.在此基础上,文中提出了临界熔核尺寸(DCR)的预测模型及预测方法,该方法与试验值符合较好,为实际工业应用中的临界熔核尺寸判定提供了理论依据.

高温合金点焊动态电阻曲线与熔核直径的关系

测定和分析了分流影响下的高温合金点焊动态电阻曲线,探讨了动态电阻曲线的准稳态电阻值rs与熔核直径dn之间的对应关系。

汽车用DP590双相高强钢板电阻点焊性能研究

采用中频逆变点焊机对1.6mm厚的DP590钢板进行了电阻点焊试验,并对焊点的组织和硬度进行了分析,研究了焊接电流和焊接时间对熔核直径、焊点强度的影响。结果表明,点焊接头熔合区组织为板条马氏体,粗晶区为粗大的板条马氏体,细晶区为细小的马氏体和少量的铁素体;接头熔核区平均硬度约340HV10,热影响区最高硬度为400 HV10,均高于母材。在一定范围内,熔核尺寸、焊点的正拉强度和拉剪强度均随着焊接电流和焊接时间的增加而增加,当焊接电流过大时,又呈现降低的趋势。

电极端面尺寸对IF钢镀锌板点焊性能的影响

对DX54D冷轧IF钢镀锌板进行点焊试验,研究了焊接工艺参数及电极端面尺寸对镀锌板点焊性能、焊点拉剪性能及熔核尺寸的影响。结果表明:随着焊接电流的增加,焊点的拉剪强度和熔核尺寸均增大,当电流过大而发生飞溅时,焊点的拉剪强度和熔核尺寸开始降低。随着电极端面半径的减小,电极与工件的实际接触面积减小,引起电流密度升高,导致在相同焊接时间条件下得到相同熔核尺寸和焊点拉剪强度所需焊接电流降低。

不锈钢点焊动态电阻曲线频谱与熔核的关系

运用快速离散傅里叶变换(FFT)方法,分析了不锈钢1Cr18Ni9Ti点焊动态电阻曲线的频谱特征,并通过对6个焊点的熔核直径的解剖验证,发现了动态电阻曲线幅频图中0Hz及3.1Hz处的幅频值与熔核直径成正比,3.1Hz处的幅频值随熔核尺寸变化的曲线斜率较小,0Hz处的幅频值随熔核尺寸的变化更为敏感。

基于人工神经网络的点焊熔核直径预测

从电极位移曲线上提取出的两个特征值及焊接能量值作为输入值,熔核直径为输出值,建立了基于BP算法的铝合金直流点焊熔核直径预测模型。该模型为隐层结点数为5的三层结构,隐层转移函数为Sigmoid函数,输出层的转移函数为线性函数。对实测结果与仿真结果进行了对比分析,结果表明,45.2%的预测值与实测值相差不超过0.5mm,77.4%的预测误差不超过1mm,94.3%的预测误差没有超过2mm。回归分析结果为A=0.878T+0.982。

铝合金和低碳钢的电阻点焊数据特征

研究了电阻点焊过程中不同条件下的电极位移和电极压力的数据特征.试验设备为170 W逆变直流点焊机.采用多通道高速数据采集系统采集电极位移和压力数据,用MATLAB进行数据分析,比较了5182铝合金和低碳钢的点焊行为特征.结果表明,当熔核长大到一定程度后,铝合金熔核膨胀速率不会像低碳钢那样达到零值,且电极力会出现一个峰值,该峰值预示着熔核已经达到了足够的尺寸.

SUS301L不等厚薄板点焊熔核与残余应力

针对轨道车辆制造中不等厚薄板的焊接质量和强度问题,文中运用专用焊接软件对SUS301L不等厚薄板点焊过程进行了仿真。在仿真结果与试验结果对比的基础上,以焊接电流、电极压力和焊接时间为变量,研究了三者对焊后等效应力的影响。通过熔核尺寸的对比,验证了仿真模型的可行性。研究结果表明,随着焊接电流和焊接时间的增大,焊后高应力区域均增大;随着电极压力的增大,焊后高应力区减小。该研究为SUS301L不等厚薄板点焊提供工艺参考,对轨道车辆生产制造有重要的工程意义。

焊接电流对镁合金/不锈钢电阻点焊接头的影响

以Zn箔作为中间层对镁合金和不锈钢进行电阻点焊连接,通过扫描电镜、能谱分析仪、拉伸试验机等研究了焊接电流对接头微观组织、熔核尺寸和拉剪力的影响,并分析了接头缺陷形式。结果表明,当热输入不恰当时,镁/钢接头中有孔洞和裂纹产生。在镁/钢接头界面区域有Fe_2Al_5反应层生成,在接头镁合金侧有MgZn_2相生成。反应层的厚度和熔核直径随点焊电流的增大而增大。此外,镁/钢接头拉剪力随焊接电流增加先增大后减小,当采用焊接电流10k A时,接头拉剪力具有最大值4100 N。

热成形钢与低碳钢电阻凸焊的数值模拟

利用专用有限元分析软件SORPAS模拟了热成形钢与低碳钢电阻凸焊熔核形成的过程,定性及定量地分析了2种材料在电阻凸焊过程中温度场、应力场的参数变化规律以及最终凸焊接头的熔核直径,并将模拟结果与实验结果进行对比.结果表明:模拟过程中出现了熔核偏移的现象;凸焊接头熔核直径的变化趋势均与其实验结果较吻合.

TC4直流点焊电流波形的频谱与熔核直径的关系

通过对分流条件下,钛合金点焊焊接电流波形进行快速傅立叶变换(FFT),获得了焊接电流波形的幅频图,并将熔核直径与对应的幅频值进行对比分析,发现电流谐波幅值与熔核直径近似成线性正比关系。即随着点焊熔核尺寸的增大,谐波幅值呈线性上升。利用这一规律,可实现在分流条件下钛合金点焊熔核直径的实时无损检测。

超高强度钢电阻点焊拉剪接头断裂模式的模拟分析

以1.5mm热成形钢为例,建立超高强度钢点焊拉剪接头有限元模型,定义了热影响区几何尺寸及其材料属性,分析了熔核尺寸对点焊接头断裂模式的影响.结果表明:部分界面断裂模式在软化区发生并在焊核内沿板厚方向失效;而焊核剥离模式则在焊核外沿板厚方向失效;获得了不同断裂模式(界面断裂,部分界面断裂和焊核剥离断裂)下的临界熔核尺寸.为超高强度钢点焊拉剪接头断裂模式评价与预测提供了技术参考.

基于功率信号动态特征的钛合金电阻点焊熔核直径预测

为了实时预测0.4 mm厚度的TC2钛合金电阻点焊焊接接头熔核直径,采用罗氏线圈获取焊接过程中的焊接电流的变化情况,利用上、下电极间导线测量焊接过程中电压曲线,在此基础上获取电阻点焊过程中的焊接功率曲线.分析焊接功率曲线在焊接过程中的变化情况,并从曲线中提取表征焊接质量的特征值.结果表明,焊接功率曲线不仅与动态电阻曲线的变化相一致,而且与焊接热输入的大小更为相关.利用焊接功率曲线提取的更为精确的焊接热输入与熔核直径之间的相关系数高达0.9.通过克里金算法强大的非线性映射能力可以得到用动态功率曲线特征值预测熔核直径的数学模型.该模型的预测值与实际值之间的最大相对误差约为8.7%,能有效地预测0.4 mm厚度的TC2电阻点焊焊接质量.