多层板不锈钢电阻点焊连接状态超声波检测研究

发布时间：2020-11-17 04:03

　　 随着人民生活水平的提高,出行变得更为高效便捷,轨道交通的“高速行驶”与“安全性”成为热门话题。轨道车辆生产中,不锈钢点焊工艺因为具备生产环境影响小,生产工件表面美观等优势而被大量应用,其中轨道车辆的车顶与侧墙薄板中的部分结构需采用多层板不锈钢点焊工艺完成。多层板点焊由于焊接电流分布复杂,焊接装配要求较高等因素,在焊接过程中微小的焊接参数波动现象就会引起焊核偏移、焊核尺寸偏小、虚焊、过焊、焊核缺陷等问题,尤其在多层不等厚板材的焊接中,熔核偏移现象会对连接强度造成直接的影响。因此,为保证轨道车辆的安全性,对多层板点焊接头质量控制与检测的研究尤为重要。现阶段,常见的多层板不锈钢电阻点焊参数评估方法包括参数监控以及焊后的接头破坏性检测。参数监控是通过调节点焊过程中产生的热量进而对焊接接头质量进行控制,因为多层板点焊时二次阻抗变化幅度大,所以焊接监控机制的建立较为复杂。传统的破坏性质量检测方法成本需求高、效率较低,且无法对在役焊点进行质量检测。其它无损检测方法,如漏磁检测法只适于工件表面或近表面缺陷检测,热红外像检测法对于表面光泽金属检测效果不理想,不适于点焊接头内部质量检测。而超声检测具有成本较低,无电离辐射,自动化程度高等优点,适用于工业生产线中点焊接头质量检测。因此,多层板不锈钢电阻点焊连接状态超声检测的研究对提高工业生产效率以及保障车辆安全性具有重要意义。本文提出了一种能够实现多层板点焊接头的上、下表面分时同位超声扫查的方法,并据此自主研发了多层板点焊接头超声自动检测装置,可实现从工件的上、下表面分别进行超声自动检测,并通过精准定位装置实现焊接件双面检测扫描点的一一对应,综合分析上、下连接界面的连接面积。同时,该装置具有超声波A扫描检测、C扫描成像以及数据存储等功能,为多层板点焊接头的超声回波状态的进一步分析提供支持。通过对多层板点焊接头上、下表面的超声回波信号分析发现,在超声时域信号中的一次回波幅值对于接头连接界面比较敏感,可以用于区分界面上的连接区与未连接区,但是,由于表面压痕等因素的影响,时域信号的一次回波幅值抗干扰性能较差,存在一定的检测误差。通过对超声A回波信号的频域分析发现,超声频域波形图中10 MHz及14 MHz特征频率对接头连接状态敏感,且抗干扰能力高于时域的一次回波幅值,采用频域信号作为特征值形成的多层板点焊接头连接界面尺寸偏差较小。采用时域及频域的特征值均可以形成多层板点焊接头的超声C扫描图像,并可以形成焊接接头界面的三维立体视图。通过对超声C扫描图像进行高斯滤波及边缘识别等图像处理方式,可以有效地提取出超声C扫描图像的边界。根据超声C扫描图像的边界,能够将多层板点焊接头的上、下连接界面进行等效连接直径处理。通过对焊接接头的拉剪强度测试结果表明,多层板点焊接头的拉剪失效行为基本发生在连接面积较小的一侧,即焊接接头的上、下连接界面中,具有较小等效连接直径的界面易于发生断裂,因此,基于超声C扫描图像中的等效连接直径可以对多层板点焊接头的连接强度进行预测。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TG453.9
【部分图文】：

第1章绪论5具有检测速度快、可靠性较高、安全性能好、操作简便等优点[35]，是目前国内外应用广泛、使用频率高且发展较好的一种无损检测方法。在工业生产中超声检测可实现金属内部质量检测，并可以较准确地定位缺陷，目前已成为电阻点焊接头内部无损检测的首要方法。常用的超声检测方法主要有脉冲反射法，衍射时差法，穿透法以及共振法，其中共振法是根据被检测件的共振特性来测定工件内部情况，且常用来检测工件厚度，另外三种方法常用以检测工件内部结构，检测方法原理如图1.1所示。脉冲反射法是指应用脉冲信号对被检测件内部进行检测，发射的脉冲信号遇到检测工件内部缺陷时会发生反射，依据反射波分析判断其内结构；穿透法是以一发一收双探头形式进行检测，探头置于工件两侧，通过脉冲波或连续波穿透被检测试件的能量变化判断工件内部缺陷；衍射时差法同样是采用一发一收双探头形式检测，探头置于工件一侧，依据工件内缺陷的衍射波时间差对其进行定性与定量的判定。图1.1超声检测方法原理图Fig.1.1Principleofultrasonicdetectionmethods现阶段超声检测应用的波形主要有纵波、横波、表面波、板波以及爬波等。纵波又称L波，任何介质发生体积交替变化时即可产生纵波，纵波的产生与接收较为容易，因此得到广泛应用；横波常作为纵波法的辅助波形，对纵波法检测不到的缺陷进行筛查，多用于焊缝与管材等内部缺陷的检测；表面波又称R波，是沿工件表面传播的一种波形，因此只能检测到工件表面下一个波长距离内的缺

吉林大学硕士学位论文14如图2.2所示，该点焊机最大焊接压力为6600N，功率较大且性能稳定。图2.1试样尺寸(a)试件全貌(b)试件剖视图Fig.2.1Specimensizes(a)overallviewofthespecimen(b)sectionviewofthespecimen表2.4多层板点焊试件板厚组合(mm)Table2.4Differentthicknesscombinationfortestpiecesofmultilayerspotwelding(mm)组别D1D2D31111211.5131.51.514111.551.511.5图2.2点焊设备Fig.2.2Spotweldingequipment

吉林大学硕士学位论文14如图2.2所示，该点焊机最大焊接压力为6600N，功率较大且性能稳定。图2.1试样尺寸(a)试件全貌(b)试件剖视图Fig.2.1Specimensizes(a)overallviewofthespecimen(b)sectionviewofthespecimen表2.4多层板点焊试件板厚组合(mm)Table2.4Differentthicknesscombinationfortestpiecesofmultilayerspotwelding(mm)组别D1D2D31111211.5131.51.514111.551.511.5图2.2点焊设备Fig.2.2Spotweldingequipment
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本文编号：2887069