Rogowski电流传感器及其在电阻焊数据采集中的应用

Rogowski线圈电流传感器由均匀密绕的挠性空心线圈和积分器构成,由于其原理和结构特点,特别适合于电阻焊次级电流的测量.讨论了Rogowski线圈工作原理、积分器设计及误差、传感器电路模型和灵敏度的频率响应,设计了用于电阻焊测量的电流传感器,据此研制出ADuC812单片机为核心的电阻焊数据采集系统,并进行了低碳钢板搭接点焊试验和电压电流等信号的采集.初步分析认为,焊接电压、电流信号及接头动态电阻、输入功率与熔核形态密切相关,可用于电阻点焊接头质量的在线监控.     

DP590双相钢电阻点焊熔核形成过程的数值模拟

基于SORPAS软件,针对DP590双相钢建立了描述点焊熔核形成过程的轴对称有限元模型,通过数值模拟定量揭示了双相钢点焊熔核的生长以及焊接热输入对熔核形成的影响,进而预测了典型点焊规范参数下的熔核尺寸,并通过实验验证了所建模型和计算结果的可靠性.结果表明:在一定的电极压力和焊接电流条件下,随着加热时间增加,点焊熔核经历了塑性粘连-产生熔核-熔核迅速长大-熔核缓慢长大的过程;随着点焊热输入的增加,熔核中心的最高加热温度升高,熔化温度以及奥氏体化温度以上的停留时间均延长,有利于奥氏体的均匀化以及熔核长大;由于数值模拟时对点焊飞溅考虑不足,使得在焊接电流较大时,计算所得熔核尺寸明显大于实测值,而在中、小焊接电流时熔核尺寸的模拟结果与实验结果较吻合.研究结果对汽车轻量化生产中双相钢的焊接具有指导意义.     

外加磁场对TA1工业纯钛电阻点焊连接质量的影响

针对TA1工业纯钛在电阻点焊时极易与氧气发生反应而导致接头局部脆化的情况,引入了外加横向磁场以改善其电阻点焊接头的连接质量.实验使用材料为1 mm厚的TA1工业纯钛薄板,在220 kW的逆变直流电阻点焊设备上进行.电极采用端部直径为6 mm的锥形电极头.外加磁场由一对环形钕铁硼永磁铁N40产生.上、下永磁体S极相对,沿电极臂中心线呈轴对称安装.上、下永磁体距两试件的接触面为9 mm.以熔核尺寸和接头在拉剪测试中表现出的峰值载荷为指标,分析了外加横向磁场对TA1工业纯钛电阻点焊连接质量的影响.并且测量了点焊接头截面的显微硬度以判断熔核边缘的氧化程度.结果表明,在同等热输入前提下,外加磁场不影响TA1熔核内部的结晶形态,但能够有效增加熔核直径,改善TA1点焊接头的承载能力.并且在热输入较小的条件下,外加磁场对熔核直径生长的作用更明显.当接头熔核尺寸相近时,施加外部横向磁场的点焊过程所需热输入量更小.这也导致了在同等熔核尺寸和峰值载荷前提下,有外加磁场下的点焊接头断裂模式呈现对称纽扣断裂模式,无磁场的点焊接头呈现单侧纽扣断裂模式.同时外加磁场作用下的点焊接头拉伸断口的韧窝尺寸更大,表现出更好的塑韧性,这是因为较小的热输入能降低熔核边缘区域的氧化程度.     

5052铝合金电阻点焊电极形状对电极寿命的影响

利用ANSYS软件建立了直径分别为6和8 mm的锥台电极和直径16 mm的球电极所对应的5052铝合金电阻点焊过程的有限元模型,分析了在相同的焊接工艺参数下3种类型电极几何形状对5052铝合金电阻点焊的熔核形成过程及其焊接质量和电极自身磨损的影响,并通过连续点焊试验验证了模型的准确性.结果表明:对于锥台电极,在相同的焊接电流条件下,电极端面直径越小,所得到的熔核尺寸越大,点焊接头质量越好;球电极与工件的接触面积过小,将会使得电流集中、温度过高而发生严重的电极烧损.所建模型的模拟结果与试验结果的误差在4%以内,采用直径6 mm的锥台电极进行5052铝合金薄板焊接时,电极寿命比球电极提高了20%.     

基于USB的电阻点焊数据采集系统设计

以电阻点焊质量在线监控为目的,对点焊过程中的重要信号参数进行采集和预处理,研制基于ADμC812为核心的高速、高精度、多通道的点焊信号同步数据采集系统,该系统利用集成化的USB接口、RS232串口模块,可在线调试参数特性,满足与上位机的高速通信,能够完成对电阻点焊机的输入电压和电流、输出电压和电流、电极位移等信号的高速采集及预处理.     

LD10CS铝合金点焊的神经网络质量估测

针对铝合金的电阻点焊，研究了人工神经网络在点焊质量估测中的应用。以LD10CS铝合金为例，分析了铝合金焊接时动态电极电压的变化，提出了以每周波动态电极电压为输入参数，以焊点强度和熔核直径为输出参数的误差传播神经网络对点焊质量进行估测的方法。实验结果表明了该估测方法的可行性，为铝合金点焊的在线质量估测奠定了良好的基础。     

电阻点焊熔核形成过程的激光传感和表征

探索一种采用激光位移传感器获取电阻点焊过程电极位移信号的实现方法.选用高精度激光位移传感器搭建获取电极位移信号的计算机数据采集系统.通过大量点焊过程位移信号与试验结果的对比分析,对其熔核形成过程进行物理解释和表征.结果表明:获得的电极位移信号可以表征熔核形成过程,能够作为监测点焊接头质量的信息源.     

铝合金点焊过程中电极振动信号的建模

以时间序列与模态分析为基础，研究了电阻点焊过程中的电极振动信号特征，建立了点焊过程中的电极加速度信号的振动方程，通过建立自回归AR（n）模型计算了阻尼比、振动模态的角频率和自回归功率谱函数，并将计算结果与实际熔核质量检验结果进行对照分析．结果表明，阻尼比、振动模态的角频率和自回归功率谱函数与熔核质量有较强的相关性，可以作为铝合金点焊质量判别的特征量并且区分点焊的不同焊接工况，     

430铁素体不锈钢电阻点焊工艺性能

采用机器人中频直流伺服焊枪点焊系统对1.2mm厚的AISI 430不锈钢薄板进行了点焊试验,研究了焊接电流对点焊接头力学性能、熔核直径、微观形貌、显微硬度以及拉剪断裂模式的影响规律.结果表明:随着焊接电流的增大,430不锈钢点焊接头抗剪强度增大,当电流达到10kA时,点焊出现飞溅现象,导致接头强度降低.接头熔核区由粗大的铁素体组成,带有少量的马氏体组织和碳化物沉淀.熔核区硬度高于母材区和热影响区,当熔核直径大于4.8mm时,接头主要发生纽扣断裂;当熔核直径小于4.8mm时,接头主要发生界面断裂,且一般为脆性断裂.     

不同搭接顺序下三层板电阻点焊接头力学性能

汽车侧撞区前围横梁及A柱斜支撑通常为热冲压成形零件,前围板则采用成形性极好的深冲软钢薄板冲压而成,此区域形成了典型的差强差厚三层板电阻点焊接头.前期研究中表明强强、强弱界面承载差异极大造成焊点整体承载能力严重下降,本文则侧重研究不同搭接顺序对焊点整体力学性能的影响.以B1500HS-1.4 mm、B1500HS-1.6 mm两种热成形钢和DC06-0.8 mm软钢3种差强差厚材料为研究对象,对比强强弱和强弱强两种不同搭接顺序的电阻点焊接头不同界面下的接头力学性能,并对两种电阻点焊接头熔核形成过程、熔核区显微组织、界面熔核尺寸以及显微硬度进行了对比研究与分析.结果表明:不同搭接顺序下的点焊接头具有不同的接头抗剪峰值载荷和断裂能量,点焊接头熔核过程显微组织形成过程揭示了强弱强搭接顺序下的点焊接头承载能力提高机理.最后,给出A柱侧撞区域强弱强搭接的合理设计,从而提高车身整体耐撞性能.     

汽车镀锌板点焊规范研究

为提高镀锌钢板点焊接头的质量,文章对厚度不同的普通冷轧钢板和镀锌钢板进行了一组点焊工艺及接点强度试验,并对试验结果进行了计算机回归分析,分别得出了几种材料在不同的焊接电流、焊接时间下的点焊熔核直径或接头拉剪强度变化曲线以及点焊飞溅临界曲线。根据对上述试验结果的分析,提出了锌镀钢板点焊时焊接电流、焊接时间和电极压力等参数的选用原则,并对几种镀锌钢板给出了相应的点焊规范范围。     

镀锌钢板点焊的工艺性能

为提高镀锌钢板点焊接头的质量,对普通冷轧钢板、电镀锌钢板和两种镀锌层厚度不同的热镀锌钢板进行了一组点焊工艺及接点强度试验,并对试验结果进行了计算机回归分析,分别得出了这几种材料在不同的焊接电流、焊接时间下的点焊熔核直径或接头拉剪强度变化曲线以及点焊飞溅临界曲线．根据对上述试验结果的分析和比较,提出了锌镀钢板点焊时焊接电流、焊接时间和电极压力等参数的选用原则,并对几种镀锌钢板给出了相应的点焊规范范围．     

Expulsion characterization in resistance spot welding by means of a hardness mapping technique

Expulsion is an undesired event during resistance spot welding because the weld quality deteriorates. It is the ejection of molten metal from the weld nugget which usually occurs due to applying a high current for a short welding time. Expulsion has a significant impact on the final yield strength of the weld, thus the detection and characterization of expulsion events is significant for the quality assurance of resistance spot welds. In this study, hardness mapping, using a scanning hardness machine, was used as a quality assurance technique for resistance spot welding. Hardness tests were conducted on a resistance spot welded sample to prepare a hardness map. The test results showed good correlation between the hardness map and metallographic cross sections. The technique also provided further fundamental understanding of the resistance spot welding process, especially regarding the occurrence of expulsion in the nugget.     

逆变电阻点焊电源焊接电流与电压的测量技术

焊接电流与电压的准确测量对精密控制逆变电阻点焊电源和保证焊接质量至关重要．文中在分析各种大电流测量方法的基础上,采用罗氏线圈外积分测量方式对逆变电阻点焊的焊接直流大电流进行测量．对实测结果的分析和基于Matlab的建模仿真表明,该测量方式可以准确地获得焊接直流大电流信号．文中还分析了不同电流设定和各种负载条件下的焊接电流与电压的实测波形,结果表明焊接电流是稍带脉动的直流,而焊接电压是明显脉动的,反映了电流与电压的动态信息．     

交流电阻焊动态功率因数的实时解析算法

基于对交流电阻焊焊接变压器初级回路电压、电流信号的建模分析,提出电流过零导数比法测量电阻焊动态功率因数.采用微型Rogowski线圈直接检测电流过零导数,并在以DSP为核心的点焊质量实时监控系统中实现了动态功率因数的实时计算.电流导数信号实时检测技术和数学模型的简洁解析表达形式同时保证了该算法良好的实时性.试验结果证明,该算法是有效的.     

中频直流点焊机恒流控制方法研究与仿真

针对电阻点焊过程存在的负载电阻非线性变化而导致焊接电流不稳定的问题,提出了模糊控制和PI控制二者相结合的控制算法.利用模糊控制设计了比例系数和积分系数可以实时在线整定的PI控制器,构建了中频直流点焊电源的系统模型,使PI控制输出量通过PWM发生器产生4路占空比恒定而移相角实时变化的PWM波,实现对全桥逆变器的移相调压,...     

TC4钛合金薄板储能焊接头组织与性能

采用微型储能焊机对厚度为0．2mm的TC4钛合金薄板进行了快速连接,并研究了接头组织形貌及焊接参数对接头力学性能的影响。结果表明：储能焊能够实现TC4钛合金薄板的快速凝固焊接,焊接接头由熔核和熔核向母材过渡的熔合区（线）组成。极短的焊接时间和高的冷却速率,使得熔核凝固过程具有快速凝固特征,熔核中凝固组织得到显著细化。当焊接工艺参数为电压250V、电容6600妒、电极力20N时,接头剪切强度可达601MPa。