[发明专利]一种利用电阻点焊过程声发射信号能量当量定量检测焊接喷溅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用实时检测得到的电阻点焊过程声发射信号能量当量定量评估焊接喷溅的检测方法，适用于常用金属薄板结构材料的电阻点焊质量快速检测。

背景技术

电阻点焊是一种广泛应用于作为汽车制造的焊接方法，一部现代轿车上大约有3000-6000个电阻点焊焊点。因此，电阻点焊焊点质量的检测非常重要，焊接过程中高效率的焊点质量传感及其检测评估对于优化生产工艺，提高生产效率和焊接质量具有重要意义。焊接喷溅是金属材料电阻点焊中常见的一种现象，其产生原因是由于焊接电流熔化材料使连接界面形核，熔核因熔化形核而产生体积的快速膨胀，当电极压力以及熔核塑性环不足以压制熔核的体积膨胀时，熔核内部的液态金属喷出，从而形成焊接喷溅。焊接喷溅造成了熔核金属的损失，从而影响熔核的形核质量。当焊接喷溅较小时，对焊点的承载能力几乎无影响，当焊接喷溅较大时，却能降低焊点的承载能力。因此，焊接过程中既需要减小喷溅，对常见的焊接喷溅，也需要一种容易实现的快捷的检测方法。然而，电阻点焊过程中，熔核的形核过程并不能直接观测到，这为判断焊接喷溅的影响，进而检测电阻点焊焊点质量带来了困难。尤其是对于焊接喷溅这一类常见的熔核形核过程中的现象，长期以来缺少可靠的量化检测、评估方法。因此，电阻点焊过程中熔核形核质量信息的传感及其分析对于评价电阻点焊焊点质量具有重要的意义。为此，研究者采用多种方法检测熔核形核过程以表征熔核形核质量。

中国专利文献CN1609622A公开的点焊熔核直径的实时检测方法采用如下步骤：取与焊接件相同厚度的焊接试样进行多点点焊，通过测量与计算获得每点的动态电阻曲线；进而获得每点的准稳态电阻值r_D；沿贴合面剖开焊接试样，测量每个焊点的熔核直径d_核；根据每个焊点熔核直径d_核与准稳态电阻值r_D的对应关系，绘制出准稳态电阻值r_D与熔核直径d_核关系曲线；将不同厚度材料的r_D-d_核曲线存储在计算机系统中，当点焊某种材料时，计算机系统先获得该焊点的准稳态电阻值r_D，再与相同厚度材料的r_D-d_核曲线进行比较可获得对应的熔核直径，当熔核直径小于设定的标准值时，判定焊点质量不合格，实现实时检测。

中国专利文献CN101241001A公开的铝合金电阻点焊熔核直径实时检测方法采用如下步骤：采集点焊过程中的电极位移信号，并绘制出电极位移信号曲线图；从所得的电极位移信号曲线上提取出膨胀位移和锻压位移两个特征值；将铝合金焊接试板撕开，对电阻点焊熔核直径进行实测，建立所提取的特征值与实测的熔核直径相对应的样本对，并形成训练集；建立人工神经网络模型，并用所得样本对对模型依据BP算法进行训练，实现从特征值到熔核直径的映射；人工神经网络模型是两个输入、一个输出，中间一个隐层，隐层结点的数目是5的结构，隐层的转移函数为Sigmoid函数，输出层的转移函数为线性函数；将训练好的模型用于铝合金电阻点焊熔核直径的在线实时检测。

中国专利文献CN1220034C公开的多信息融合技术确定铝合金板材电阻点焊熔核面积的方法采用如下步骤：依据小波包变换及其能量谱原理、依据信息熵原理、依据模态分析原理，计算出点焊过程中电极电压、电流、电极位移和声音信号的特征量，建立神经网络模型，由特征量和熔核面积对神经网络模型进行训练。神经网络模型计算出的熔核面积与实测熔核面积对照，确定误差值，调整神经网络模型，直至达到误差要求范围。

在电阻点焊过程中，随着电阻点焊工艺、材料属性发生变化，能量转换的规律将发生相应的变化。尤其是熔核形核过程中发生的焊接喷溅，也是材料内部积蓄的能量的一种瞬间释放形式。可表现为按照一定规律释放出的不同能量当量的结构负载声发射信号，且焊接喷溅大小不同时，释放出的结构负载声发射喷溅信号能量当量会有相应区别，这为电阻点焊过程喷溅信息的实时传感及快速检测、评估提供了可能。

发明内容

为了更加快捷地对电阻点焊过程中产生的焊接喷溅进行检测，并量化评估，本发明针对常用金属薄板结构材料的电阻点焊，提供一种利用电阻点焊过程声发射信号能量当量定量检测焊接喷溅的方法，该方法容易实施，便于评估判断，无损检测，具有检测灵敏度高，检测结果可靠，检测方法快捷，检测成本消耗低等优点。

本发明采取以下技术方案：