高強鋁合金點焊質量信息的監(jiān)測與評估.pdf

1、高強鋁合金點焊作為一種行之有效的焊接方法在航天產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，但是到目前為止真正能應用到生產(chǎn)線上的點焊質量在線監(jiān)測系統(tǒng)非常少，目前鋁合金點焊的質量檢測主要還是依賴人工或X射線檢測。雖然很多學者針對鋁合金點焊的監(jiān)測方法進行了卓有成效的研究，但是大部分的成果仍然處于實驗室研究階段。本課題正是在這一需求與發(fā)展的背景下提出的。
　　 本文的研究對航天高強鋁合金點焊質量監(jiān)測中關于電極壓力的特征參數(shù)的獲取和分析做了較為深入的探

2、討；并對點焊質量的認識由以往對工藝參數(shù)經(jīng)驗性的判斷向微、宏觀信息關聯(lián)性的提升。
　　 基于微機械加工(MEMS)技術的新型傳感器以其微小體積、功耗低、響應快、低成本、高可靠等獨特的優(yōu)點已經(jīng)開始應用于制造業(yè)中。但是，對于點焊過程中電極壓力的測定，目前仍然經(jīng)常采用壓電式壓力傳感器。在本文工作中設計制作的新型的點焊壓力傳感器體積小(2×2mm)，可以方便的放置在電極側面；靈敏度高，能夠完整監(jiān)測到高強鋁合金點焊過程中完整的壓力信號，并能

3、夠測定焊接加壓開始前的預壓緊力大小的信息，為更準確的在線監(jiān)測高強鋁合金點焊過程的焊接缺陷提供了保障。
　　 通過對航天高強鋁合金點焊焊核的顯微分析，得到了不同焊接參數(shù)對焊核幾何尺寸、晶粒及熱影響區(qū)大小的影響，獲得了焊接參數(shù)與焊核顯微缺陷組織的相關性，能夠在焊接參數(shù)變化較小、特征信號沒有明顯變化的情況下觀察到焊接參數(shù)對焊核質量的細致影響，為點焊過程的精量化控制的進一步研究打下了基礎。從而建立了航天貯箱鋁合金點焊宏觀參數(shù)與焊點微觀組

4、織特征之間的聯(lián)系。
　　 通過有限元分析軟件SYSWELD對鋁合金點焊過程進行了工藝性建模仿真，分別研究了電極壓力以及焊接電流對鋁合金點焊過程的影響，仿真結果與理論分析之間的符合能表征明確的物理意義，有助于點焊工藝（壓力-時間關系）由經(jīng)驗向科學規(guī)律認識的提高。
　　 研究了不同種類膠粘劑對MEMS電極壓力傳感器輸出信號的影響。由于造成不同膠粘劑粘貼傳感器性能差別的主要原因在于膠粘層的彈性模量和厚度，因此彈性模量小的α-氰

5、基丙烯酸酯系膠粘劑粘貼的MEMS壓力傳感器各種輸出性能最佳，其系統(tǒng)響應的阻尼系數(shù)在0.3左右，滿足了動態(tài)電極壓力信號監(jiān)測的需要。
　　 采用Labview和Access軟件建立了點焊質量數(shù)據(jù)庫，點焊質量數(shù)據(jù)庫集數(shù)據(jù)采集、在線監(jiān)測、信息存儲為一體。在在線采集監(jiān)測點焊過程質量信息的同時，實現(xiàn)了點焊過程質量信息和操作人員信息的數(shù)據(jù)存儲。并與點焊焊核微觀組織信息相對應，實現(xiàn)了點焊焊點宏觀參數(shù)信息和微觀組織信息的對應。為航天產(chǎn)品高性能點焊