基于多通道的电阻点焊质量检测研究

来源 :西安石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:youi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电阻点焊因自动化程度高、生产效率高、操作方便等优点,在各个行业应用广泛,尤以汽车行业应用较多,如:车身底板、车架、车顶、车门及侧围等。但电阻点焊由于焊接时间短、工艺现场影响多等因素,焊接质量保障充满了不确定性、高度非线性、干扰性。点焊质量评价中,接头性能主要依靠熔核直径和抗拉强度来评定,而熔核的形成是一个封闭且不可观测的过程。本论文针对熔核直径破坏检测时间迟滞性强,成本较高、效率低,飞溅、未熔合电阻点焊电信号曲线评价特征不足,分流、小边距、表面清理质量等实际焊接工况电阻电信号特征研究较少,特征量的选择方法单一等问题,搭建多通道的电阻点焊检测系统,设计实施焊接工艺试验、不良工况试验,采集焊接过程中的电压信号、电流信号、位移信号并计算功率信号。针对焊接质量的不同影响因素,分析电阻点焊的电信号曲线特征。从电信号特征中选取与熔核直径相关特征量,采用变异系数与灰色关联度(CV-GRA)相结合方法分析、选择熔核直径强相关量,先用BP、SVR等传统算法对熔核直径进行预测,再针对两种算法的缺点搭接SAE-SVR算法,解决了传统BP神经网络设置参数多、最优参数无法直接选择,SVR无法自动降维等问题,更加有效预测熔核直径,为焊接质量的进一步研究提供依据。本论文的主要研究内容如下:(1)搭建电阻点焊多通道电信号检测系统。基于霍尔传感器、激光位移传感器、扭绞缆线及数据采集装置,搭建电阻点焊多通道电信号检测系统,具备数据采集分析及滤波软件,可实现电流、电压、位移信号的同步测量及存储。(2)设计批量焊接工况工艺试验及其电信号采集试验。设计焊接时间、焊接电流、电极压力工艺窗口试验,在现场规定的焊接工艺规范上下大范围内进行浮动,用以研究单一焊接工艺参数对熔核直径的影响规律及电信号曲线特征;设计不良焊接工况电阻点焊试验,包含分流、小边距、表面质量不良等工况,用以研究不良工况下的电信号曲线特征。(3)电阻点焊多通道工艺电信号特征分析研究。分析单一焊接工艺参数及不良工况下的电信号的曲线特征;对比分析正常焊点、飞溅、未熔合等条件下焊接过程电压、电流、位移、功率信号特征曲线差异。分析表明:随着电流的增大,电压曲线和功率曲线的上升速率、电压峰值及拐点值都在增大;随着焊接时间的增大,电压曲线和功率曲线的变化趋势不大,只有电压峰值与功率峰值存在差异;随着焊接压力的增大,电压曲线和功率曲线的峰值都减小。电极电压、焊接功率均随着分流程度的增加而减小;焊点边距越小,电压峰值越大,功率峰值也越大;焊件表面质量不良时,电压增大,功率也增大。(4)飞溅、未熔合的信号特征判定条件。针对焊接工况工艺试验,本论文将焊接质量分为正常焊点、飞溅焊点及未熔合焊点。分析三种焊点的电信号曲线特征,得出飞溅、未熔合的信号特征判定条件。分析表明:不锈钢电压曲线与功率曲线在发生飞溅时有一个台阶式的突降。而发生未熔合时,电压曲线与功率曲线变化形态没有明显差异,只是幅值不同。与电压曲线不同的,功率曲线拐点处的功率值随电流的增大而增大,且差值较大。因此,可用电压曲线和功率曲线的突变判定飞溅缺陷,电压曲线的峰值和功率的峰值、拐点处的功率值来区别未熔合缺陷。与不锈钢不同,铝合金发生飞溅时,电压曲线先下降后上升,这是因为铝合金焊接时采用双脉冲焊接,正常焊点的电压曲线本身就有一个突降。因此,不能用评判不锈钢飞溅的条件来评判铝合金。对铝合金电压曲线进行微分处理,曲线发生振荡,可判定焊点发生飞溅。(5)熔核直径预测模型研究。通过对比分析不同焊接质量的电信号曲线,从中提取了9个与熔核直径相关的特征量;采用变异系数与灰色关联度(CV-GRA)相结合的方式选取与熔核直径强相关的5个特征量;建立了基于BP神经网络的熔核直径预测模型,模型的预测准确率为98.92%。建立了基于SVR神经网络的熔核直径预测模型,模型的预测准确率为99.20%。针对传统BP神经网络设置参数多、最优参数无法直接选择,SVR模型计算不能将高维数据进行降维处理等问题,建立基于SAE-SVR算法的电阻焊熔核直径预测模型,模型的预测准确率为99.34%,为焊接质量的进一步研究提供依据。
其他文献
随着国内外汽车产业的发展和人民生活水平的提高,我国正逐步成为汽车大国。汽车产业在推动经济社会发展,改善人们生活的同时也带来了不容忽视的交通安全问题,而驾驶员的危险驾驶行为正是影响安全驾驶的关键因素之一。本文针对现有危险驾驶行为识别研究过程中对噪声、异常数据较敏感和驾驶安全性评估难以量化这两个问题,提出了一种驾驶行为研究方法。该方法以车载OBD设备实时采集的车辆运行数据为基础,结合机器学习相关算法,
图像的采集、传输与存储过程中不可避免的会受到噪声的干扰。为了得到分辨率更高的清晰图像,需要对含噪声图像进行去噪处理。对含噪声图像的去噪处理已成为图像处理中的基本问题。压缩感知作为一种新的信号采样和处理理论,突破了传统的奈奎斯特采样定理的限制,在信号压缩的同时进行采样,缓解了信号采样与存储的压力,已成为当前信号处理的研究热点之一。考虑到基于压缩感知的重构算法和基于偏微分方程的去噪方法都存在一定的不足
随着近年来工业发展的突飞猛进,轻量化合金的应用范围越来越广,特别是在交通运输行业,人们对减轻运输工具重量和提高燃油效率的需求越来越大。异种镁合金和铝合金在现代工业化发展中的应用越来越广泛,镁/铝合金的焊接问题已成为迫切需要解决的问题。本文首先通过对镁/铝直接电阻点焊的研究发现,直接点焊接头的最大拉剪力只有1.45 KN,断口能谱及物相分析的结果表明:镁/铝侧点焊接头断口主要以准解理断裂或解理断裂为
Ti_2AlNb合金中含有β稳定元素Nb可提高材料熔点,改善α_2相室温塑韧性,用以替代镍基合金应用于航空发动机可减重40%以上。Ti_2AlNb合金焊接时接头易形成脆硬金属间化合物,并伴随产生再热裂纹和组织不连续问题。基于电子束焊能量密度集中、深宽比大、变形小等优点,本文结合Ansys有限元软件主要研究工作如下:(1)采用复合热源模型模拟Ti-22Al-25Nb合金电子束焊接过程中温度场变化,获
压力管道广泛应用于石油、核电和化工等工业领域中,焊接是压力管道主要连接方法,不可避免会产生残余应力。残余应力的存在,会降低管道的力学和疲劳性能,更易使焊接接头开裂。T型焊制管接头是压力管道主要使用的接头形式之一,其残余应力分布复杂。因此,研究T型焊制管接头的残余应力大小和分布具有重要工程应用价值。本文利用轮廓法测量T型焊制管接头的残余应力,分析该接头残余应力分布,探明其应力分布规律。基于轮廓法理论
在《中国制造2025》提出全面推行绿色制造的大环境下,基于轻量化设计来提高能效比已成为航空、航天、车辆和舰船等领域的共同目标,特别是新一代机械车辆广泛使用钛合金来代替传统不锈钢材料,因此研究TC4钛合金(TC4)与304不锈钢(304 SS)的连接具有一定理论意义和实际应用价值。因受304 SS与TC4冶金不相容性限制,连接界面处易产生TiFe、TiFe_2等脆硬金属间化合物,会严重降低接头性能,
无磁钻杆是目前定向钻进技术装备重要的组成部分,面向超深孔的工程需求,钛合金/无磁钢组成的无磁钻杆是解决方案之一。无磁钻杆的制造方式采用摩擦焊接的方法所进行。通过工程前期试验,发现无磁钢/钛合金摩擦焊接接头具有虚接现象。该现象导致无磁钢/钛合金组成的无磁钻杆不能很好地应用于工程实践。由于无磁钢和钛合金热物理性不同,其摩擦焊接接头形成机理有别于现有同质材料摩擦焊成型的理论,所以对于无磁钢与钛合金摩擦焊
本文在对经过TIG焊接的工业纯钛焊接接头试样进行不同温度(在550℃、650℃、750℃、850℃和950℃下氧化4h)和不同时间(在550℃下氧化2h、4h、6h和8h)氧化的基础上,分析了其氧化动力学行为,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和光学显微镜(OM)等方法对不同条件热氧化后材料的显微组织、表面形貌、物相组成进行了分析,获得了氧化速率、显微组织和物相
本文借助C64.305静态液压万能试验机和NI500C冲击试验机等设备,研究了回火套管钻井钢的力学性能,包括硬度、拉伸性能和冲击性能等。并且借助OM和SEM等设备分析了热处理后钻井钢的显微组织及拉伸、冲击等断口形貌,为断裂机理分析提供支撑,为力学性能分析提供依据,并建立显微组织与力学性能之间的关系。本文研究的主要目的是为套管钻井钢的服役安全提供理论依据,促进套管钻井钢的推广与发展。试验结果表明:当
AlB_2-type WB_2硬质涂层因高硬度、高熔点、优异化学惰性及自润滑特性在硬质耐磨涂层领域具有重要应用前景,但较高的残余应力限制了涂层厚度及服役寿命。本论文采用磁控溅射法,通过构筑三种不同结构(应力层间耦合结构WB_2多层涂层、软硬交替WB_2/WBC多层涂层及Si掺杂W-B-Si多元复合涂层)对WB_2涂层进行应力调控及性能研究。系统研究了应力耦合、软硬交替、纳米复合三种结构对WB_2基硬质涂层组织结构、残余应力、力学性能及摩擦磨损性能的影响规律和作用机制。利用