隨著人民生活水平的提高,出行變得更為高效便捷,軌道交通的“高速行駛”與“安全性”成為熱門(mén)話題。軌道車輛生產(chǎn)中,不銹鋼點(diǎn)焊工藝因?yàn)榫邆渖a(chǎn)環(huán)境影響小,生產(chǎn)工件表面美觀等優(yōu)勢(shì)而被大量應(yīng)用,其中軌道車輛的車頂與側(cè)墻薄板中的部分結(jié)構(gòu)需采用多層板不銹鋼點(diǎn)焊工藝完成。多層板點(diǎn)焊由于焊接電流分布復(fù)雜,焊接裝配要求較高等因素,在焊接過(guò)程中微小的焊接參數(shù)波動(dòng)現(xiàn)象就會(huì)引起焊核偏移、焊核尺寸偏小、虛焊、過(guò)焊、焊核缺陷等問(wèn)題,尤其在多層不等厚板材的焊接中,熔核偏移現(xiàn)象會(huì)對(duì)連接強(qiáng)度造成直接的影響。因此,為保證軌道車輛的安全性,對(duì)多層板點(diǎn)焊接頭質(zhì)量控制與檢測(cè)的研究尤為重要�，F(xiàn)階段,常見(jiàn)的多層板不銹鋼電阻點(diǎn)焊參數(shù)評(píng)估方法包括參數(shù)監(jiān)控以及焊后的接頭破壞性檢測(cè)。參數(shù)監(jiān)控是通過(guò)調(diào)節(jié)點(diǎn)焊過(guò)程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)而對(duì)焊接接頭質(zhì)量進(jìn)行控制,因?yàn)槎鄬影妩c(diǎn)焊時(shí)二次阻抗變化幅度大,所以焊接監(jiān)控機(jī)制的建立較為復(fù)雜。傳統(tǒng)的破壞性質(zhì)量檢測(cè)方法成本需求高、效率較低,且無(wú)法對(duì)在役焊點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。其它無(wú)損檢測(cè)方法,如漏磁檢測(cè)法只適于工件表面或近表面缺陷檢測(cè),熱紅外像檢測(cè)法對(duì)于表面光澤金屬檢測(cè)效果不理想,不適于點(diǎn)焊接頭內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)。而超聲檢測(cè)具有成本較低,無(wú)電離輻射,自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),適用于工業(yè)生產(chǎn)線中點(diǎn)焊接頭質(zhì)量檢測(cè)。因此,多層板不銹鋼電阻點(diǎn)焊連接狀態(tài)超聲檢測(cè)的研究對(duì)提高工業(yè)生產(chǎn)效率以及保障車輛安全性具有重要意義。本文提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)多層板點(diǎn)焊接頭的上、下表面分時(shí)同位超聲掃查的方法,并據(jù)此自主研發(fā)了多層板點(diǎn)焊接頭超聲自動(dòng)檢測(cè)裝置,可實(shí)現(xiàn)從工件的上、下表面分別進(jìn)行超聲自動(dòng)檢測(cè),并通過(guò)精準(zhǔn)定位裝置實(shí)現(xiàn)焊接件雙面檢測(cè)掃描點(diǎn)的一一對(duì)應(yīng),綜合分析上、下連接界面的連接面積。同時(shí),該裝置具有超聲波A掃描檢測(cè)、C掃描成像以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能,為多層板點(diǎn)焊接頭的超聲回波狀態(tài)的進(jìn)一步分析提供支持。通過(guò)對(duì)多層板點(diǎn)焊接頭上、下表面的超聲回波信號(hào)分析發(fā)現(xiàn),在超聲時(shí)域信號(hào)中的一次回波幅值對(duì)于接頭連接界面比較敏感,可以用于區(qū)分界面上的連接區(qū)與未連接區(qū),但是,由于表面壓痕等因素的影響,時(shí)域信號(hào)的一次回波幅值抗干擾性能較差,存在一定的檢測(cè)誤差。通過(guò)對(duì)超聲A回波信號(hào)的頻域分析發(fā)現(xiàn),超聲頻域波形圖中10 MHz及14 MHz特征頻率對(duì)接頭連接狀態(tài)敏感,且抗干擾能力高于時(shí)域的一次回波幅值,采用頻域信號(hào)作為特征值形成的多層板點(diǎn)焊接頭連接界面尺寸偏差較小。采用時(shí)域及頻域的特征值均可以形成多層板點(diǎn)焊接頭的超聲C掃描圖像,并可以形成焊接接頭界面的三維立體視圖。通過(guò)對(duì)超聲C掃描圖像進(jìn)行高斯濾波及邊緣識(shí)別等圖像處理方式,可以有效地提取出超聲C掃描圖像的邊界。根據(jù)超聲C掃描圖像的邊界,能夠?qū)⒍鄬影妩c(diǎn)焊接頭的上、下連接界面進(jìn)行等效連接直徑處理。通過(guò)對(duì)焊接接頭的拉剪強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果表明,多層板點(diǎn)焊接頭的拉剪失效行為基本發(fā)生在連接面積較小的一側(cè),即焊接接頭的上、下連接界面中,具有較小等效連接直徑的界面易于發(fā)生斷裂,因此,基于超聲C掃描圖像中的等效連接直徑可以對(duì)多層板點(diǎn)焊接頭的連接強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TG453.9
【部分圖文】：

第1章緒論5具有檢測(cè)速度快、可靠性較高、安全性能好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)[35]，是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛、使用頻率高且發(fā)展較好的一種無(wú)損檢測(cè)方法。在工業(yè)生產(chǎn)中超聲檢測(cè)可實(shí)現(xiàn)金屬內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)，并可以較準(zhǔn)確地定位缺陷，目前已成為電阻點(diǎn)焊接頭內(nèi)部無(wú)損檢測(cè)的首要方法。常用的超聲檢測(cè)方法主要有脈沖反射法，衍射時(shí)差法，穿透法以及共振法，其中共振法是根據(jù)被檢測(cè)件的共振特性來(lái)測(cè)定工件內(nèi)部情況，且常用來(lái)檢測(cè)工件厚度，另外三種方法常用以檢測(cè)工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，檢測(cè)方法原理如圖1.1所示。脈沖反射法是指應(yīng)用脈沖信號(hào)對(duì)被檢測(cè)件內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)射的脈沖信號(hào)遇到檢測(cè)工件內(nèi)部缺陷時(shí)會(huì)發(fā)生反射，依據(jù)反射波分析判斷其內(nèi)結(jié)構(gòu)；穿透法是以一發(fā)一收雙探頭形式進(jìn)行檢測(cè)，探頭置于工件兩側(cè)，通過(guò)脈沖波或連續(xù)波穿透被檢測(cè)試件的能量變化判斷工件內(nèi)部缺陷；衍射時(shí)差法同樣是采用一發(fā)一收雙探頭形式檢測(cè)，探頭置于工件一側(cè)，依據(jù)工件內(nèi)缺陷的衍射波時(shí)間差對(duì)其進(jìn)行定性與定量的判定。圖1.1超聲檢測(cè)方法原理圖Fig.1.1Principleofultrasonicdetectionmethods現(xiàn)階段超聲檢測(cè)應(yīng)用的波形主要有縱波、橫波、表面波、板波以及爬波等�？v波又稱L波，任何介質(zhì)發(fā)生體積交替變化時(shí)即可產(chǎn)生縱波，縱波的產(chǎn)生與接收較為容易，因此得到廣泛應(yīng)用；橫波常作為縱波法的輔助波形，對(duì)縱波法檢測(cè)不到的缺陷進(jìn)行篩查，多用于焊縫與管材等內(nèi)部缺陷的檢測(cè)；表面波又稱R波，是沿工件表面?zhèn)鞑サ囊环N波形，因此只能檢測(cè)到工件表面下一個(gè)波長(zhǎng)距離內(nèi)的缺

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文14如圖2.2所示，該點(diǎn)焊機(jī)最大焊接壓力為6600N，功率較大且性能穩(wěn)定。圖2.1試樣尺寸(a)試件全貌(b)試件剖視圖Fig.2.1Specimensizes(a)overallviewofthespecimen(b)sectionviewofthespecimen表2.4多層板點(diǎn)焊試件板厚組合(mm)Table2.4Differentthicknesscombinationfortestpiecesofmultilayerspotwelding(mm)組別D1D2D31111211.5131.51.514111.551.511.5圖2.2點(diǎn)焊設(shè)備Fig.2.2Spotweldingequipment

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文14如圖2.2所示，該點(diǎn)焊機(jī)最大焊接壓力為6600N，功率較大且性能穩(wěn)定。圖2.1試樣尺寸(a)試件全貌(b)試件剖視圖Fig.2.1Specimensizes(a)overallviewofthespecimen(b)sectionviewofthespecimen表2.4多層板點(diǎn)焊試件板厚組合(mm)Table2.4Differentthicknesscombinationfortestpiecesofmultilayerspotwelding(mm)組別D1D2D31111211.5131.51.514111.551.511.5圖2.2點(diǎn)焊設(shè)備Fig.2.2Spotweldingequipment
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