[发明专利]一种电弧螺柱焊波形检测装置及其质量评价方法

说明书

技术领域

本发明属于电弧螺柱焊接领域，涉及一种检测装置，尤其是一种电弧螺柱焊波形检测装置及其质量评价方法。

背景技术

从美国尼尔森工程师制造战舰发明螺柱焊接技术以来，螺柱焊接工艺已经从单一的造船行业已扩展到汽车、机车轨道交通、锅炉压力容器、电站、钢结构、建筑桥梁、装饰幕墙、机箱机柜、珠宝制作、标牌制作、家电产品、炊具、钣金加工和食品机械等诸多行业。螺柱焊接技术发展到今天，已经成为西方发达国家的一种基本的热加工方法，螺柱(焊钉)的焊接大约有80％以上是通过螺柱焊机完成的。我国从20世纪80年代引进电弧螺柱焊技术后，虽然已在包括汽车制造、钢结构建筑、桥梁、冶金、炉窑、造船、电力等行业得到了较为广泛的应用，但是同国外发达国家相比，我国的电弧螺柱焊技术依然处于初级应用阶段，我国1986年才在成都试制成功第一台螺柱焊机，关于螺柱焊接技术的应用，还是从上世纪的九十年代才逐步展开的，到现在也只有近20年的历史，因此螺柱焊在我国还是一种刚刚兴起的行业，不论焊接设备，还是焊接工艺都与国外有不少差距。相对于发展中国家而言，发达国家的螺柱焊接技术特别是自动化设备的使用面更广，而发展中国家与之有着较大的差距。

尽管发达国家的螺柱焊发展远超过我国等发展中国家，主要表现 在螺柱焊设备的自动化程度上，但对螺柱焊缝的质量检查还主要停留在外观检查和弯曲检验上。

(1)外观检查

要求螺柱必须完全插入熔池，冷却后在螺柱周围形成完整连续的焊缝，任何焊肉欠缺或间断都是不允许的，所以要求对所有的焊接接头都必须进行外观检查。进行焊缝外观检查时，主要考察焊缝外观颜色，当焊缝呈灰白色光泽时则认为合格，因为熔池保护不足时，外观颜色出现变化的同时会导致表面出现麻点和气孔等缺陷。而焊后螺柱长度的测量应使螺柱焊后长度比订货长度小2-5mm，如果焊接工艺参数不变，则焊后实际长度波动值为1mm。通过测量焊后长度就可间接地评价焊接工艺参数的变化和螺柱焊接质量的好坏。

(2)弯曲检验

外观检查合格后，还应按比例2～5％进行弯曲检验，利用锤子锤击螺柱和在螺柱上加套筒来进行弯曲检验，当弯曲至60°时，如果焊缝及周边热影响区无裂纹，则弯曲检验合格。而有色金属(如铜、铝及其合金)的弯曲角为15°。

现有螺柱焊质量检测和评价方法属于典型的焊后检测方法，无法在焊接过程对焊接质量进行实时检测和评价，所以难以进行及时的补救措施。而且，现有的弯曲检验方法属于破坏性检验方法，检验结束后无论质量优劣均要重新进行焊接。

在工程应用过程中，螺柱焊质量的外观检验是一种表面上的检验方法，其焊缝内部是否出现缺陷，强度是否达到焊接设计的要求，在 一些情况下就不能够直接观察出来；而弯曲检验又是一种破坏性的检测方法，焊后需要破坏2～5％已经焊接完成的螺柱来进行检验，这样对于国内动辄就有数万或数十万个螺钉的中、大型工程而言，检测工作量大大增加、螺钉浪费严重，工程进度沿缓等，所造成的浪费和增加的工程成本是难以估量的。因此，如果能在焊接过程中对焊接质量进行必要的预测，同时对含缺陷螺柱焊接头进行及时补救，将会对螺柱焊的质量控制和成本节约产生重要的影响。为此，一种实时的质量检测和评价方法十分值得期待。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电弧螺柱焊波形检测装置及其质量评价方法，通过对在电弧螺柱焊过程中产生的波形的采集和处理，结合对波形进行的质量评价方法，可以快速、准确的得出焊接的质量，达到实时评价的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种电弧螺柱焊的波形检测装置，包括硬件波形采集处理装置和软件波形处理系统，所述硬件波形采集处理装置以计算机为控制核心，所述计算机连接有数据采集卡，所述数据采集卡的输入端通过端子板与信号调理电路模块的输出端连接，所述信号调理电路模块的输入端与电流分流器的输出端连接，电流分流器直接与焊接电源电连接；所述信号调理电路模块由信号放大电路和滤波电路组成；所述软件波形处理系统包括参数设置模块、数据采集模块、数据预处理模块、波形显示模块、能量计算模块和存储模块，所述数据预处理模块是采 用滤波算法对采集的数据进行平滑加工。

上述计算机为通用型工业计算机，其型号为RK-607，所述计算机连接有显示器。

以上所述数据采集卡的型号为PCI-9112，端子板为ACLD-9188。