专利名称：点焊熔核直径的实时检测方法
技术领域：
本发明涉及一种点焊熔核直径的实时检测方法，特别是不锈钢和高温合金点焊熔核直径的实时检测方法。
背景技术：
点焊过程中电阻瞬态变化的曲线称为动态电阻曲线。文献“《电阻焊理论与实践》，中国机械工程学会焊接学会电阻焊(III)专业委员会，机械工业出版社，1994.1.”中对动态电阻与熔核大小的关系是这样描述的动态电阻反映了电极间电压及焊接电流对焊接过程的综合影响，与熔核大小有着密切关系。文献“曾鸿志，单平.电阻点焊过程及质量控制方法的研究进展[J].《焊接技术》，2000，29(5)1～3.”介绍了利用动态电阻与熔核大小的关系，把动态电阻法用于点焊质量监控过程。但是这种方法仅局限于以低碳钢为代表的具有显著动态电阻变化特征的金属材料，对于无显著动态电阻变化特征的金属材料，如不锈钢及高温合金材料，由于没有其动态电阻曲线与熔核尺寸的关系可以借鉴，无法对不锈钢和高温合金点焊熔核直径进行实时检测。低碳钢动态电阻曲线如图1所示。
文献“陈益平，饶德林等.不锈钢点焊自适应控制的研究[J].《航空工艺技术》，1998，25～8.”提出了采用“相对电阻”法对不锈钢点焊过程进行自适应控制，即在点焊过程中，控制系统检测每半周波焊接电流峰值与峰值时刻的电极间电压，计算动态电阻，并检测出第3个周波的电阻r0后，计算以后每个周波的动态电阻变化率Ri％[Ri％＝(r0-ri)/r0，ri为第i个周波的动态电阻值]，并与给定的阀值进行比较，达到或超过给定阀值时切断焊接电流。这种方法没有指出阀值与点焊熔核尺寸之间的关系，因此也无法对点焊熔核直径进行实时检测。
发明内容
为了克服现有技术无法对不锈钢和高温合金点焊熔核直径进行实时检测的不足，本发明提供一种点焊熔核直径的实时检测方法，对不锈钢和高温合金点焊熔核直径进行实时检测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是1)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；2)根据每点的动态电阻曲线获得每点的准稳态电阻值rD；3)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rD的对应关系，绘制出准稳态电阻值rD与熔核直径d核关系曲线；4)将不同厚度材料的rD-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rD，再与相同厚度材料的rD-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。
该方法适用于不锈钢和高温合金。
本发明的有益效果是，能实时地检测出不锈钢和高温合金点焊熔核的直径，而熔核的直径可直接反映焊点的质量，从而可判定该焊点合格与否。
图1是低碳钢点焊时的动态电阻曲线，是现有技术2是不锈钢点焊时的动态电阻曲线图3是1+11Cr18Ni9Ti不锈钢点焊准稳态电阻值rD与熔核直径d核关系曲线图4是1.5+1.5GH4169高温合金点焊准稳态电阻值rD与熔核直径d核关系曲线图5是从贴合面剖开后的1Cr18Ni9Ti不锈钢焊点熔核金相图(×2.8)图6是从贴合面剖开后的GH4169高温合金焊点熔核金相图(×4)具体实施方式
实施例1对1+1的1Cr18Ni9Ti不锈钢试件按图5所示序号进行点焊。
点焊时，将每个焊点的焊接电流及上下电极间的电压信号输入计算机系统进行采样，用上下电极间的每个半周的电压峰值除以对应的焊接电流峰值，即可得到该焊点每半周的动态电阻值，动态电阻值与通电时间的关系即为该焊点的动态电阻曲线。把1Cr18Ni9Ti不锈钢点焊动态电阻曲线上当斜率为6±1μΩ/s时的电阻值称为准稳态电阻值rD，将动态电阻曲线上的准稳态电阻值rD记录下来。
用上述方法获得每个焊点的准稳态电阻值rD。
两块试件焊后沿贴合面解剖，制作金相试片。图5是从贴合面剖开后的1Cr18Ni9Ti不锈钢焊点熔核金相图(×2.8)，沿不同方向量取熔核直径，用平均值作为熔核直径d核，以消除熔核直径的测量误差。这样获得了6个焊点的熔核直径d核及对应的准稳态电阻值rD。
绘出准稳态电阻值rD与熔核直径d核曲线，如图3所示。
应用获得的rD-d核曲线，根据相同厚度某焊点的准稳态电阻值rD便可得出其熔核直径d核。下面是应用及验证试验用1+1的1Cr18Ni9Ti不锈钢制作5对试件，试件大小为100×25，每对试件上只点焊1个焊点，其参数如表1所示。
表1
其余点焊参数电流百分数50％，通电时间13周，加压时间20周，维持、休止时间15周，上下电极端面直径φ5mm。
每个点的准稳态电阻值rD如表2所示。
表2
按表2所列准稳态电阻值rD，在图3所示曲线上查出对应的熔核d核值。将试件解剖后可得到实际的熔核d核值。表3为用图3所示曲线上查出的熔核d核值与将试件解剖后测得实际熔核d核值对照表，可看出，检测d核值与实测d核值之间的误差在±4％以内。
表3
实施例2对1.5+1.5的GH4169高温合金试件按图6所示序号进行点焊。
点焊时，将每个焊点的焊接电流及上下电极间的电压信号输入计算机系统进行采样，用上下电极间的每个半周的电压峰值除以对应的焊接电流峰值，即可得到该焊点每半周的动态电阻值，动态电阻值与通电时间的关系即为该焊点的动态电阻曲线。把GH4169高温合金点焊动态电阻曲线上当斜率为6±1μΩ/s时的电阻值称为准稳态电阻值rD，将动态电阻曲线上的准稳态电阻值rD记录下来。
用上述方法获得每个焊点的准稳态电阻值rD。
两块试件焊后沿贴合面解剖，制作金相试片。图6是从贴合面剖开后的GH4169高温合金焊点熔核金相图(×4)，沿不同方向量取熔核直径，用平均值作为熔核直径d核，以消除熔核直径的测量误差。这样获得了6个焊点的熔核直径d核及对应的准稳态电阻值rD。
绘出准稳态电阻值rD与熔核直径d核曲线，如图4所示。
应用获得的rD-d核曲线，根据相同厚度某焊点的准稳态电阻值rD便可得出其熔核直径d核。下面是应用及验证试验用1.5+1.5的GH4169高温合金制作5对试件，试件大小为100×25，每对试件上只点焊1个焊点，其参数如表4所示。
表4
其余点焊参数电流百分数50％，通电时间13周，加压时间20周，维持、休止时间15周，上下电极端面直径φ5mm，电流递增3周。
每个点的准稳态电阻值rD如表5所示。
表5
按表5所列准稳态电阻值rD，在图6所示曲线上查出对应的熔核d核值。将试件解剖后可得到实际的熔核d核值。表6为用图6所示曲线上查出的熔核d核值与将试件解剖后测得实际熔核d核值对照表，可看出，检测d核值与实测d核值之间的误差在±3％以内。
表6
图3所示的1+11Cr18Ni9Ti不锈钢点焊准稳态电阻值rD与熔核直径d核关系曲线以及图4所示的1.5+1.5GH4169高温合金点焊准稳态电阻值rD与熔核直径d核关系曲线是在不同分流及板间翘曲的情况下作出的。由于准稳态电阻值rD反映了准稳定状态下的温度�。视肴酆酥本队惺置芮械墓叵怠７彩怯跋靣D的因素，例如分流、板间的接触状态、压力等，均会使熔核直径发生相应变化。因此，在点焊不锈钢或高温合金过程中，通过测量rD，即可在相同材料、相同厚度的rD-d核曲线上，找出对应的d核，对点焊熔核直径进行实时检测。
权利要求
1.一种点焊熔核直径的实时检测方法，其特征在于下述方法步骤1)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；2)根据每点的动态电阻曲线获得每点的准稳态电阻值rD；3)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rD的对应关系，绘制出准稳态电阻值rD与熔核直径d核关系曲线；4)将不同厚度材料的rD-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rD，再与相同厚度材料的rD-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。
2.根据权利要求1所述的点焊熔核直径的实时检测方法，其特征在于该方法适用于不锈钢和高温合金。
全文摘要
本发明公开了一种点焊熔核直径的实时检测方法，采用下述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
文档编号G01B7/12GK1609622SQ20041007330
公开日2005年4月27日 申请日期2004年11月22日 优先权日2004年11月22日
发明者马铁军, 杨思乾 申请人:西北工业大学
专业数控铣床产品供应商
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