不锈钢薄板搭接激光焊缝外观检测及质量评估方法研究

发布时间：2024-06-12 03:50

　　随着国内外轨道交通事业的迅速发展,不锈钢车体以其优良的耐腐蚀性、高强度、高安全性、低全寿命周期成本及轻量化等特点获得广泛的应用。为了实现不锈钢轨道车辆车体的轻量化制造,主要采用薄板结构设计。不锈钢车体通常采用厚度为0.5-4mm的薄板搭接焊接形式。不锈钢车体侧墙采用能量密度高的搭接激光焊方法,以尽量减小焊接变形,获得良好的车体外观质量。由于搭接激光焊缝尺寸很小,焊接质量控制难度较大,需要采取一定的技术手段对焊缝质量进行检测。针对不锈钢薄板搭接激光焊缝质量检测的需求,试图通过对搭接激光焊缝表面形貌特征的分析,找到一种便捷、高精度的激光焊缝质量评估手段。本文结合不锈钢车体激光焊部件的结构特点开发了一种激光焊缝表面质量全自动扫查检测装置,适用于一定尺寸范围的激光焊缝表面轮廓检测,可以实现非接触、高精度、智能化的检测。根据表面轮廓的变化和计算机生成的图像,评估工艺的稳定性和焊接质量,解决了现有无损检测技术精度低、检测条件苛刻的问题。检测装置由工业计算机、激光测距传感器、扫查驱动器等组成,所用的激光位移传感器焦距30 mm,量程±4 mm,光斑直径0.1 mm,圆形光斑,采样周期200μs,非常...

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 不锈钢的焊接工艺特点
        1.2.1 不锈钢的分类及化学成分
        1.2.2 奥氏体型不锈钢的焊接特点
    1.3 激光的研究及应用
        1.3.1 激光的产生及特性
        1.3.2 激光焊的原理及其在不锈钢车体制造上的应用
    1.4 焊缝外观检测的研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 试验材料、设备及方法
    2.1 试验材料
    2.2 激光焊试件制备
    2.3 激光焊缝表面质量全自动扫查检测装置设计
        2.3.1 检测系统主要硬件
        2.3.2 检测装置工作原理
        2.3.3 激光焊缝表面检测装置软件控制方法
    2.4 金相试样的制备
    2.5 拉伸试验
    2.6 本章小结
第3章 不锈钢薄板搭接激光焊缝外观检测原理与精度分析
    3.1 激光三角法的基本原理
    3.2 检测精度的影响因素与解决措施
        3.2.1 传感器精度分析
        3.2.2 试样表面状态的影响
        3.2.3 光束直径的影响
    3.3 本章小结
第4章 不锈钢薄板搭接激光焊缝表面检测分析
    4.1 焊缝表面单轮廓的微观分析
    4.2 焊缝表面单轮廓线的平滑处理
        4.2.1 移动平均滤波
        4.2.2 中值滤波
        4.2.3 小波去噪
    4.3 滤波效果分析
        4.3.1 简单移动平均滤波法去噪处理
        4.3.2 Savitzky- Golay滤波法去噪处理
        4.3.3 中值滤波法去噪处理
        4.3.4 小波去噪处理
    4.4 滤波效果与金相照片对照分析
    4.5 焊缝外观轮廓自动识别
        4.5.1 焊缝外观轮廓的倾斜修正
        4.5.2 焊缝外观轮廓的特征提取
        4.5.3 不同特征识别方法的误差分析
    4.6 本章小结
第5章 激光焊缝外观成像及焊缝力学性能分析
    5.1 焊缝外观成像效果
        5.1.1 焊缝外观整体成像效果
        5.1.2 焊缝外观细节成像效果
    5.2 焊缝力学性能的评价
    5.3 本章小结
第6章 结论
参考文献
作者简介及攻读硕士期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3993183