CN109813859B - 电阻点焊飞溅金属量的快速高精度评价方法 - Google Patents

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Abstract

一种电阻点焊飞溅金属量的快速高精度评价方法，通过进行多组焊接试验获取多组点焊接头表面压痕深度数据和飞溅金属重量数据，建立表面压痕深度和飞溅金属重量的关联数学模型，生产时通过测量表面压痕深度并将其代入所述模型计算新焊点的飞溅金属重量，实现飞溅金属量的快速高精度评价。本发明评价准确性高；无需加装其他辅助设备，易操作且成本低，能够在实际焊装生产线上应用；飞溅金属量的评价实现了飞溅程度的高精度定量化分析，为后续飞溅控制提供了参考依据，进而有助于优化点焊工艺参数。

Description

电阻点焊飞溅金属量的快速高精度评价方法
技术领域
本发明涉及的是一种焊接领域的技术，具体是一种电阻点焊飞溅金属量的快速高精度评价方法。
背景技术
电阻点焊工艺完成了90％以上的全钢车身的焊装工作。当焊点到工件边缘的距离过小，或工件间的间隙过大等异常焊接工况发生时，极易产生点焊飞溅。在汽车白车身焊装生产线上，部分工位的飞溅发生概率高达80％。飞溅影响车身表面质量和定位精度，随着飞溅程度增大，焊点压痕加深，还会影响点焊接头的表面质量。此外，过深的压痕会造成工件的翘曲变形，影响零部件的尺寸精度。为了有效降低点焊飞溅，首先应准确识别并评价点焊飞溅的程度。现有技术主要通过目视统计、图像识别等方法评价飞溅严重程度，准确性低，无法进行实际应用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的飞溅程度评价准确性低的不足，提出一种电阻点焊飞溅金属量的快速高精度评价方法，操作简单、精度高、成本低，能够运用于焊装生产线上。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明通过进行多组焊接试验获取多组点焊接头的表面压痕深度数据和飞溅金属重量数据，建立表面压痕深度和飞溅金属重量的关联数学模型，生产时通过测量表面压痕深度并将其代入所述模型计算新焊点的飞溅金属重量，实现飞溅金属量的快速高精度评价。
所述的点焊接头的表面压痕深度具体是通过测量焊接前工件的总厚度和焊接后点焊接头表面凹陷处的厚度并做差，即为点焊接头的表面压痕深度。
所述的飞溅金属重量具体是通过称量焊接前的工件初始重量和焊接后撕裂点焊接头并清除飞溅金属残留物的工件剥离后重量并做差，即为飞溅金属重量。
所述的数学模型，采用分段线性模型拟合点焊接头的表面压痕深度与飞溅金属重量的关联规律，具体为：
Figure GDA0002959485770000011
其中：M为飞溅金属重量，H为表面压痕深度，a和b为模型待定系数，通过多组焊接试验获得。
技术效果
与现有技术相比，本发明评价准确性高；无需加装其他辅助设备，易操作且成本低，能够在实际焊装生产线上应用；飞溅金属量的评价实现了飞溅程度的高精度定量化分析，为后续飞溅控制提供了参考依据，进而有助于优化点焊工艺参数。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为发生飞溅的点焊接头的半剖面示意图；
图3为撕裂点焊接头获得的焊后工件示意图；
图4为清除飞溅金属残留的示意图；
图中包括：焊接工件1、点焊熔核2、表面压痕3、飞溅金属残留物4；
图5为焊点表面压痕深度与飞溅金属重量的关系散点图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例采用的待焊接工件1为0.8mm DP590钢板+0.8mm DP590钢板，焊接电流为8～12kA，焊接压力为2.6kN，通电焊接时间为200～300ms，通过以下步骤对电阻点焊飞溅程度进行定量化评价。
步骤1)使用分辨率为1mg的电子天平为待焊接工件1进行称重，获取待焊接工件1的初始重量M0。
步骤2)将待焊接工件1进行焊接，形成点焊接头，如图2所示。
步骤3)使用分辨率为1μm的螺旋测微仪测量焊接工件1的总厚度h1，再测量点焊接头的表面凹陷处的厚度h，得到点焊接头的表面压痕3的深度H＝h1-h。
步骤4)使用尖嘴钳、钢丝钳、大力钳或拉伸试验机将点焊接头撕裂，使焊接工件1分离，点焊熔核2和飞溅金属残留物4仍在焊接工件1上，如图3所示。
步骤5)使用镊子清除焊接工件1接触面的飞溅金属残留物4，如图4所示。
步骤6)使用分辨率为1mg的电子天平称量清除残留物后的焊接工件1，获取剥离后重量M1。
步骤7)计算焊前与剥离后焊接工件1的重量差，作为飞溅金属的重量M＝M0-M1。
步骤8)重复步骤1)至步骤7)，获取二十组焊接试验的飞溅金属重量M与表面压痕3的深度H的数据。
步骤9)根据收集的数据，建立飞溅金属重量M与表面压痕3的深度H的关联数学模型M＝f(H)。
步骤10)进行新焊点的焊接，形成新的点焊接头；
步骤11)测量新的点焊接头的表面压痕3的深度H′；
步骤12)利用数学模型计算新焊点的飞溅金属重量M′＝f(H′)，实现新焊点的飞溅金属量的快速高精度评价。
如图5所示，为二十组实验数据形成的表面压痕深度与飞溅金属重量的关系散点图，其中：圆形标记对应一次试焊的测量结果，虚线为基于分段线性公式的关联数学模型，二十次试焊的预测均方根误差为9.20mg，预测相对误差为6.1％。结果表明，使用本发明所述方法可实现点焊飞溅金属量的高精度评价。
本实施例中拟合函数具体为：
Figure GDA0002959485770000031
其中：M为飞溅金属重量，单位mg，H为表面压痕深度，单位μm。
与传统基于目视统计和图像识别的飞溅评价技术相比，本发明所述方法利用飞溅金属重量作为飞溅程度评价指标，具有更明确的物理意义，有利于指导点焊工艺参数的优化。同时，本发明所述方法操作简单、成本低、可靠性高，易于焊装生产线上实际应用。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (3)

1.一种电阻点焊飞溅金属量的快速高精度评价方法，其特征在于，通过进行多组焊接试验获取多组点焊接头表面压痕深度数据和飞溅金属重量数据，建立表面压痕深度和飞溅金属重量的关联数学模型，生产时通过测量表面压痕深度并将其代入所述模型计算新焊点的飞溅金属重量，实现飞溅金属量的快速高精度评价；
所述的数学模型具体为：
Figure FDA0002011355360000011
其中：M为飞溅金属重量，H为表面压痕深度，a和b为模型待定系数，通过多组焊接试验获得。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的点焊接头的表面压痕深度具体是通过测量焊接前工件的总厚度和焊接后点焊接头的表面凹陷处的厚度并做差，即得到点焊接头的表面压痕深度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的飞溅金属重量具体是通过称量焊接前的工件重量和焊接后撕裂点焊接头并清除飞溅金属残留物的工件剥离后重量并做差，即得到飞溅金属重量。
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