專利名稱：點焊熔核直徑的實時檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種點焊熔核直徑的實時檢測方法，特別是不銹鋼和高溫合金點焊熔核直徑的實時檢測方法。
背景技術(shù)：
點焊過程中電阻瞬態(tài)變化的曲線稱為動態(tài)電阻曲線。文獻“《電阻焊理論與實踐》，中國機械工程學會焊接學會電阻焊(III)專業(yè)委員會，機械工業(yè)出版社，1994.1.”中對動態(tài)電阻與熔核大小的關(guān)系是這樣描述的動態(tài)電阻反映了電極間電壓及焊接電流對焊接過程的綜合影響，與熔核大小有著密切關(guān)系。文獻“曾鴻志，單平.電阻點焊過程及質(zhì)量控制方法的研究進展[J].《焊接技術(shù)》，2000，29(5)1～3.”介紹了利用動態(tài)電阻與熔核大小的關(guān)系，把動態(tài)電阻法用于點焊質(zhì)量監(jiān)控過程。但是這種方法僅局限于以低碳鋼為代表的具有顯著動態(tài)電阻變化特征的金屬材料，對于無顯著動態(tài)電阻變化特征的金屬材料，如不銹鋼及高溫合金材料，由于沒有其動態(tài)電阻曲線與熔核尺寸的關(guān)系可以借鑒，無法對不銹鋼和高溫合金點焊熔核直徑進行實時檢測。低碳鋼動態(tài)電阻曲線如圖1所示。
文獻“陳益平，饒德林等.不銹鋼點焊自適應控制的研究[J].《航空工藝技術(shù)》，1998，25～8.”提出了采用“相對電阻”法對不銹鋼點焊過程進行自適應控制，即在點焊過程中，控制系統(tǒng)檢測每半周波焊接電流峰值與峰值時刻的電極間電壓，計算動態(tài)電阻，并檢測出第3個周波的電阻r0后，計算以后每個周波的動態(tài)電阻變化率Ri％[Ri％＝(r0-ri)/r0，ri為第i個周波的動態(tài)電阻值]，并與給定的閥值進行比較，達到或超過給定閥值時切斷焊接電流。這種方法沒有指出閥值與點焊熔核尺寸之間的關(guān)系，因此也無法對點焊熔核直徑進行實時檢測。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)無法對不銹鋼和高溫合金點焊熔核直徑進行實時檢測的不足，本發(fā)明提供一種點焊熔核直徑的實時檢測方法，對不銹鋼和高溫合金點焊熔核直徑進行實時檢測。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是1)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(tài)電阻曲線；2)根據(jù)每點的動態(tài)電阻曲線獲得每點的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD；3)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(jù)每個焊點熔核直徑d核與準穩(wěn)態(tài)電阻值rD的對應關(guān)系，繪制出準穩(wěn)態(tài)電阻值rD與熔核直徑d核關(guān)系曲線；4)將不同厚度材料的rD-d核曲線存儲在計算機系統(tǒng)中，當點焊某種材料時，計算機系統(tǒng)先獲得該焊點的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD，再與相同厚度材料的rD-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(zhì)量不合格，實現(xiàn)實時檢測。
該方法適用于不銹鋼和高溫合金。
本發(fā)明的有益效果是，能實時地檢測出不銹鋼和高溫合金點焊熔核的直徑，而熔核的直徑可直接反映焊點的質(zhì)量，從而可判定該焊點合格與否。


圖1是低碳鋼點焊時的動態(tài)電阻曲線，是現(xiàn)有技術(shù)2是不銹鋼點焊時的動態(tài)電阻曲線圖3是1+11Cr18Ni9Ti不銹鋼點焊準穩(wěn)態(tài)電阻值rD與熔核直徑d核關(guān)系曲線圖4是1.5+1.5GH4169高溫合金點焊準穩(wěn)態(tài)電阻值rD與熔核直徑d核關(guān)系曲線圖5是從貼合面剖開后的1Cr18Ni9Ti不銹鋼焊點熔核金相圖(×2.8)圖6是從貼合面剖開后的GH4169高溫合金焊點熔核金相圖(×4)具體實施方式
實施例1對1+1的1Cr18Ni9Ti不銹鋼試件按圖5所示序號進行點焊。
點焊時，將每個焊點的焊接電流及上下電極間的電壓信號輸入計算機系統(tǒng)進行采樣，用上下電極間的每個半周的電壓峰值除以對應的焊接電流峰值，即可得到該焊點每半周的動態(tài)電阻值，動態(tài)電阻值與通電時間的關(guān)系即為該焊點的動態(tài)電阻曲線。把1Cr18Ni9Ti不銹鋼點焊動態(tài)電阻曲線上當斜率為6±1μΩ/s時的電阻值稱為準穩(wěn)態(tài)電阻值rD，將動態(tài)電阻曲線上的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD記錄下來。
用上述方法獲得每個焊點的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD。
兩塊試件焊后沿貼合面解剖，制作金相試片。圖5是從貼合面剖開后的1Cr18Ni9Ti不銹鋼焊點熔核金相圖(×2.8)，沿不同方向量取熔核直徑，用平均值作為熔核直徑d核，以消除熔核直徑的測量誤差。這樣獲得了6個焊點的熔核直徑d核及對應的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD。
繪出準穩(wěn)態(tài)電阻值rD與熔核直徑d核曲線，如圖3所示。
應用獲得的rD-d核曲線，根據(jù)相同厚度某焊點的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD便可得出其熔核直徑d核。下面是應用及驗證試驗用1+1的1Cr18Ni9Ti不銹鋼制作5對試件，試件大小為100×25，每對試件上只點焊1個焊點，其參數(shù)如表1所示。
表1

其余點焊參數(shù)電流百分數(shù)50％，通電時間13周，加壓時間20周，維持、休止時間15周，上下電極端面直徑φ5mm。
每個點的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD如表2所示。
表2

按表2所列準穩(wěn)態(tài)電阻值rD，在圖3所示曲線上查出對應的熔核d核值。將試件解剖后可得到實際的熔核d核值。表3為用圖3所示曲線上查出的熔核d核值與將試件解剖后測得實際熔核d核值對照表，可看出，檢測d核值與實測d核值之間的誤差在±4％以內(nèi)。
表3

實施例2對1.5+1.5的GH4169高溫合金試件按圖6所示序號進行點焊。
點焊時，將每個焊點的焊接電流及上下電極間的電壓信號輸入計算機系統(tǒng)進行采樣，用上下電極間的每個半周的電壓峰值除以對應的焊接電流峰值，即可得到該焊點每半周的動態(tài)電阻值，動態(tài)電阻值與通電時間的關(guān)系即為該焊點的動態(tài)電阻曲線。把GH4169高溫合金點焊動態(tài)電阻曲線上當斜率為6±1μΩ/s時的電阻值稱為準穩(wěn)態(tài)電阻值rD，將動態(tài)電阻曲線上的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD記錄下來。
用上述方法獲得每個焊點的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD。
兩塊試件焊后沿貼合面解剖，制作金相試片。圖6是從貼合面剖開后的GH4169高溫合金焊點熔核金相圖(×4)，沿不同方向量取熔核直徑，用平均值作為熔核直徑d核，以消除熔核直徑的測量誤差。這樣獲得了6個焊點的熔核直徑d核及對應的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD。
繪出準穩(wěn)態(tài)電阻值rD與熔核直徑d核曲線，如圖4所示。
應用獲得的rD-d核曲線，根據(jù)相同厚度某焊點的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD便可得出其熔核直徑d核。下面是應用及驗證試驗用1.5+1.5的GH4169高溫合金制作5對試件，試件大小為100×25，每對試件上只點焊1個焊點，其參數(shù)如表4所示。
表4

其余點焊參數(shù)電流百分數(shù)50％，通電時間13周，加壓時間20周，維持、休止時間15周，上下電極端面直徑φ5mm，電流遞增3周。
每個點的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD如表5所示。
表5

按表5所列準穩(wěn)態(tài)電阻值rD，在圖6所示曲線上查出對應的熔核d核值。將試件解剖后可得到實際的熔核d核值。表6為用圖6所示曲線上查出的熔核d核值與將試件解剖后測得實際熔核d核值對照表，可看出，檢測d核值與實測d核值之間的誤差在±3％以內(nèi)。
表6

圖3所示的1+11Cr18Ni9Ti不銹鋼點焊準穩(wěn)態(tài)電阻值rD與熔核直徑d核關(guān)系曲線以及圖4所示的1.5+1.5GH4169高溫合金點焊準穩(wěn)態(tài)電阻值rD與熔核直徑d核關(guān)系曲線是在不同分流及板間翹曲的情況下作出的。由于準穩(wěn)態(tài)電阻值rD反映了準穩(wěn)定狀態(tài)下的溫度場，故與熔核直徑有十分密切的關(guān)系。凡是影響rD的因素，例如分流、板間的接觸狀態(tài)、壓力等，均會使熔核直徑發(fā)生相應變化。因此，在點焊不銹鋼或高溫合金過程中，通過測量rD，即可在相同材料、相同厚度的rD-d核曲線上，找出對應的d核，對點焊熔核直徑進行實時檢測。
權(quán)利要求
1.一種點焊熔核直徑的實時檢測方法，其特征在于下述方法步驟1)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(tài)電阻曲線；2)根據(jù)每點的動態(tài)電阻曲線獲得每點的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD；3)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(jù)每個焊點熔核直徑d核與準穩(wěn)態(tài)電阻值rD的對應關(guān)系，繪制出準穩(wěn)態(tài)電阻值rD與熔核直徑d核關(guān)系曲線；4)將不同厚度材料的rD-d核曲線存儲在計算機系統(tǒng)中，當點焊某種材料時，計算機系統(tǒng)先獲得該焊點的準穩(wěn)態(tài)電阻值rD，再與相同厚度材料的rD-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(zhì)量不合格，實現(xiàn)實時檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點焊熔核直徑的實時檢測方法，其特征在于該方法適用于不銹鋼和高溫合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種點焊熔核直徑的實時檢測方法，采用下述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(tài)電阻曲線；進而獲得每點的準穩(wěn)態(tài)電阻值r
文檔編號G01B7/12GK1609622SQ20041007330
公開日2005年4月27日 申請日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者馬鐵軍, 楊思乾 申請人:西北工業(yè)大學