详情

原文传递汽车轮辋闪光对焊过程参数实时监测及接头质量评估研究

论文题名：	汽车轮辋闪光对焊过程参数实时监测及接头质量评估研究
关键词：	汽车轮辋;闪光对焊;实时监测;质量评估
摘要：	随着汽车行业的快速发展和人们环保意识的提升，轻量化、安全、节能和环保成为了汽车发展的主流方向。在汽车轻量化领域，车轮作为汽车的重要组成部件，具有很大的轻量化前景。汽车车轮的轻量化主要集中在轮辋，其主要途径是采用更高强度的材料，在满足承载能力的同时显著降低重量。在钢制车轮的生产过程中，高强钢轮辋主要采用闪光对焊工艺实现材料的连接，而稳定、可靠的焊接质量是保障汽车产品安全性及使用寿命的前提。　　闪光对焊工艺无需填充材料、操作简单、焊接效率高、焊接质量优异。但是，闪光对焊焊接时间短、过程参数多，焊接质量受到多个参数的耦合影响，其工艺开发及过程控制难度较大。闪光对焊过程中，焊机次级回路电流、夹钳间电压、夹钳进给位移及速度、焊件对口温度等参数对接头的成型影响很大，各焊接参数的稳定性及参数间的良好匹配则成为保障焊接质量的关键。因此，开发闪光对焊过程参数的在线监测与分析系统，实现各焊接参数瞬时特征以及其相位关系的图形化、数字化测量与计算，已经成为新型高强钢轮辋闪光对焊工艺设计及过程分析必不可少的技术手段。　　本文针对钢制汽车轮辋生产中闪光对焊参数实时监测的实际工程需求，研究了基于多传感器信息融合的对焊过程监测方法。通过监测系统软硬件设计及现场监测试验，实现了闪光对焊过程电流、电压、位移、温度等主要焊接参数的实时采集、显示、存储及分析。监测系统设计主要分为硬件和软件部分。硬件设计主要包括传感器的设计与选型、信号调理电路设计、数据采集卡选型及转换控制，最终实现电流、电压、位移、温度的实时传感。软件设计主要是采用C++编程语言，对监测系统的数据采集控制、信号处理、特征值计算、曲线显示、数据存储等功能模块进行开发与测试，主要实现以下功能：程序主界面创建与初始化、数据采集卡控制参数设置、模数转换控制、焊接起始与结束的自动判断、监测数据中奇异点的滤除、信号特征参数计算、参数曲线实时显示以及数据储存等。　　在监测系统软硬件开发的基础上，本文采用不同的焊接工艺参数进行焊接及监测试验，通过对焊接过程的电流、电压、位移、温度曲线及其特征值的处理和分析，结合焊接试样的力学性能试验结果，对高强钢轮辋新型闪光对焊工艺过程进行了系统研究。结果表明，本文所开发的监测系统，能够自动捕捉闪光对焊过程的开始与结束，实时记录主要焊接参数的瞬时值及相位关系，监测信息以数值和动态曲线的方式直观显示，其监测结果能够很好的反应对焊过程中各焊接参数的瞬时状态以及相互匹配关系，为闪光对焊工艺过程及质量分析提供了有力的技术保障。　　本文所开发的监测系统功能齐全，能够实现多个参数的实时监测，具有采集速度快、计算精度高、工作稳定性强、人机交互界面友好、设备成本低、维修方便、体积较小等优点，适用于实验研究和生产现场等多种应用环境。该系统可以显著降低闪光对焊工艺开发及质量控制难度，提高生产效率，具有较高的实用价值和良好的发展前景。
作者：	张建龙
专业：	材料工程
导师：	徐国成;王杰功
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022