鈦合金小尺寸電阻點(diǎn)焊工藝優(yōu)化與質(zhì)量監(jiān)控.pdf

1、鈦合金在航空航天技術(shù)、船舶等工業(yè)領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用價(jià)值。然而，鈦及鈦合金材料的加工與連接技術(shù)仍然存在很多關(guān)鍵問題亟待進(jìn)一步研究。本文以0.4mmTC2鈦合金板的焊接技術(shù)為研究對(duì)象，對(duì)其電阻點(diǎn)焊焊接機(jī)理、焊接工藝優(yōu)化以及焊接質(zhì)量在線監(jiān)控進(jìn)行了詳細(xì)的研究。
　　通過準(zhǔn)靜態(tài)拉剪實(shí)驗(yàn)，得到了不同焊接工藝參數(shù)下的焊點(diǎn)熔核尺寸和抗剪強(qiáng)度以及相應(yīng)的失效模式。在此基礎(chǔ)上，將鈦合金的焊接質(zhì)量分為三類：不良焊點(diǎn)、良好焊點(diǎn)以及發(fā)生噴濺的焊點(diǎn)。通過微

2、觀金相實(shí)驗(yàn)，研究了三類不同焊接質(zhì)量下的TC2鈦合金電阻點(diǎn)焊接頭的微觀組織特點(diǎn)。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)論，得到了TC2鈦合金小尺寸電阻點(diǎn)焊的焊接機(jī)理。
　　選取焊接時(shí)間、焊接電流與電極壓力三個(gè)焊接參數(shù)為研究對(duì)象，以焊點(diǎn)的拉剪失效能量為表征焊接接頭質(zhì)量的指標(biāo)。依據(jù)響應(yīng)曲面法中的Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行焊接試驗(yàn)，得到了焊接工藝參數(shù)與拉剪失效能量之間的響應(yīng)曲面方程。利用該模型討論了焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接接頭質(zhì)量的影響；敏感性分析表明焊接電流的改

3、變對(duì)焊點(diǎn)失效能量的改變量最大。利用人工蜂群算法得到了最優(yōu)的焊接工藝參數(shù)。
　　采用主成分分析考慮了焊接接頭熔核直徑、抗剪強(qiáng)度、拉剪失效能量和熔核滲透率這四個(gè)指標(biāo)有可能存在信息重合的問題，以加權(quán)的手段得到了表征焊接質(zhì)量的綜合焊接質(zhì)量指標(biāo)。將多響應(yīng)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的單響應(yīng)優(yōu)化問題。采用爬山法和滿意度函數(shù)法得到了最優(yōu)的焊接工藝參數(shù)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明采用此焊接工藝參數(shù)，可以得到令人滿意的焊接質(zhì)量。該最佳焊接工藝參數(shù)可以使熔核直徑、抗剪強(qiáng)度、

4、失效能量和熔核的滲透率同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。
　　利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集TC2鈦合金小尺寸電阻點(diǎn)焊過程中的主要焊接參數(shù)，對(duì)點(diǎn)焊過程中上下電極間電壓曲線和電壓—電流（U-I）曲線進(jìn)行分析與研究。結(jié)果表明鈦合金點(diǎn)焊過程中焊接參數(shù)的變化對(duì)上下電極間電壓和U-I曲線的變化有很大的影響，且具有一定的規(guī)律性。從兩個(gè)曲線中分別找出表征焊接質(zhì)量的特征量，利用人工智能算法的非線性映射與模式識(shí)別能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)三類焊點(diǎn)質(zhì)量的在線識(shí)別與監(jiān)測(cè)。并且比較了利用電壓曲線和