[发明专利]一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法

说明书

本发明提供了一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，包括：步骤1：判断焊接母材是否为同种材料以及是否熔透；步骤2：确定母材厚度T，同时测量焊缝高度H、上熔宽D₁、下熔宽D₂、左上角宽L₁和右上角宽L₂共五种几何特征作为评估指标参数；步骤3：结合各几何特征获得不同的评估指标，将其均归一化在0‑1之间，然后将各评估指标进行组合获得焊缝质量定量评估模型，利用所提出的焊缝质量评估模型对焊缝质量进行定量评估与分析。本方法操作简单、评估成本低、耗时短且对人体无害，另外，评估结果不受母材种类、厚度和表面光滑度等因素的影响，较其他视觉检测技术，能够将评估指标定量化、规范化，保证了评估结果的准确度。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法。

背景技术

激光焊接凭借其生产率高、焊缝深宽比大、热影响区域窄、焊接质量高等优点越来越广泛地被应用于电力、汽车、轨道交通、化工及航空航天等领域中，特别是在受特殊性能、成本等要求的先进制造业中，对异种材料焊接的需求不断增大，激光焊接凭借上述优点被证实是一种对同种和异种材料均能够进行良好连接的有效方法。

激光焊接过程中，激光束能量密度大，金属材料在激光作用下被迅速加热至融化，辐射区域的表面温度甚至在极短时间内可上升到蒸发温度，产生金属蒸气，形成小孔。激光小孔焊过程中材料经历复杂的多物态转变过程，受熔池小孔不稳定性动力学行为的影响，所形成的焊缝容易出现未熔透、表面隆起、未填满、根部凹陷、气孔及热裂纹等焊接缺陷。这些焊接缺陷的存在极大地降低了接头的机械性能以及零部件的服役性能，从而影响产品的可靠性和安全性。因此，焊后焊缝质量的精准检测，对于提高焊接产品的服役性能与安全性能具有重要的意义。

焊缝成形几何特征是衡量焊缝质量的重要指标之一，由于焊接工艺参数与焊缝几何形状之间存在复杂的相关性，为了得到比较理想的焊缝几何形状，提高焊缝质量，在实际生产中焊接参数的选取往往由操作员凭借其经验或通过查阅图表、手册等方式进行确定，但由于图表及手册等资料的更新需要长时间的检测和试验，导致基于经验、图表和手册直接获得的焊接参数难以满足不断更新的焊接技术要求。

人们往往采用通过肉眼、辅助放大镜或显微镜检测焊缝外形尺寸的方式评估焊缝的质量，这种评估方法较其他方法相对简单，但更多地依赖于检测者的经验，同时受材料、焊接工艺方法等因素的影响，尚未形成定量的标准参考，其检测结果往往依赖于主观判断，因而准确度不高，难以满足复杂多变的现代化生产技术的需求。因此，亟需基于焊缝几何特征提出一种定量化的焊缝质量评估方法，对焊缝进行精准的评估。

发明内容

本发明提供了一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，其目的是结合各几何特征形成评估指标对焊缝质量进行定量评估，提高焊缝质量评估的准确性。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，包括：

步骤1：判断焊接母材是否为同种材料以及是否熔透；

步骤2：确定母材厚度T，同时测量焊缝高度H、上熔宽D₁、下熔宽D₂、左上角宽L₁和右上角宽L₂共五种几何特征作为评估指标参数；

步骤3：结合各几何特征获得不同的评估指标，将其均归一化在0-1之间，然后将各评估指标进行组合获得焊缝质量评估模型，利用所述焊缝质量评估模型对焊缝质量进行定量评估与分析。

其中，对于所述焊缝质量的定量分析需要从焊缝的完整性、熔宽的大小、焊缝上下和左右的对称性四个方面进行判断。

其中，当焊接母材为同种材料，且焊缝未熔透，焊缝横截面的几何形状可近似为等腰三角形，此时所述焊缝质量评估模型为：