CN111044700B - 一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法 - Google Patents

一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，包括：步骤1：判断焊接母材是否为同种材料以及是否熔透；步骤2：确定母材厚度T，同时测量焊缝高度H、上熔宽D1、下熔宽D2、左上角宽L1和右上角宽L2共五种几何特征作为评估指标参数；步骤3：结合各几何特征获得不同的评估指标，将其均归一化在0‑1之间，然后将各评估指标进行组合获得焊缝质量定量评估模型，利用所提出的焊缝质量评估模型对焊缝质量进行定量评估与分析。本方法操作简单、评估成本低、耗时短且对人体无害，另外，评估结果不受母材种类、厚度和表面光滑度等因素的影响，较其他视觉检测技术，能够将评估指标定量化、规范化，保证了评估结果的准确度。

Description

一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法。
背景技术
激光焊接凭借其生产率高、焊缝深宽比大、热影响区域窄、焊接质量高等优点越来越广泛地被应用于电力、汽车、轨道交通、化工及航空航天等领域中，特别是在受特殊性能、成本等要求的先进制造业中，对异种材料焊接的需求不断增大，激光焊接凭借上述优点被证实是一种对同种和异种材料均能够进行良好连接的有效方法。
激光焊接过程中，激光束能量密度大，金属材料在激光作用下被迅速加热至融化，辐射区域的表面温度甚至在极短时间内可上升到蒸发温度，产生金属蒸气，形成小孔。激光小孔焊过程中材料经历复杂的多物态转变过程，受熔池小孔不稳定性动力学行为的影响，所形成的焊缝容易出现未熔透、表面隆起、未填满、根部凹陷、气孔及热裂纹等焊接缺陷。这些焊接缺陷的存在极大地降低了接头的机械性能以及零部件的服役性能，从而影响产品的可靠性和安全性。因此，焊后焊缝质量的精准检测，对于提高焊接产品的服役性能与安全性能具有重要的意义。
焊缝成形几何特征是衡量焊缝质量的重要指标之一，由于焊接工艺参数与焊缝几何形状之间存在复杂的相关性，为了得到比较理想的焊缝几何形状，提高焊缝质量，在实际生产中焊接参数的选取往往由操作员凭借其经验或通过查阅图表、手册等方式进行确定，但由于图表及手册等资料的更新需要长时间的检测和试验，导致基于经验、图表和手册直接获得的焊接参数难以满足不断更新的焊接技术要求。
人们往往采用通过肉眼、辅助放大镜或显微镜检测焊缝外形尺寸的方式评估焊缝的质量，这种评估方法较其他方法相对简单，但更多地依赖于检测者的经验，同时受材料、焊接工艺方法等因素的影响，尚未形成定量的标准参考，其检测结果往往依赖于主观判断，因而准确度不高，难以满足复杂多变的现代化生产技术的需求。因此，亟需基于焊缝几何特征提出一种定量化的焊缝质量评估方法，对焊缝进行精准的评估。
发明内容
本发明提供了一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，其目的是结合各几何特征形成评估指标对焊缝质量进行定量评估，提高焊缝质量评估的准确性。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，包括：
步骤1：判断焊接母材是否为同种材料以及是否熔透；
步骤2：确定母材厚度T，同时测量焊缝高度H、上熔宽D1、下熔宽D2、左上角宽L1和右上角宽L2共五种几何特征作为评估指标参数；
步骤3：结合各几何特征获得不同的评估指标，将其均归一化在0-1之间，然后将各评估指标进行组合获得焊缝质量评估模型，利用所述焊缝质量评估模型对焊缝质量进行定量评估与分析。
其中，对于所述焊缝质量的定量分析需要从焊缝的完整性、熔宽的大小、焊缝上下和左右的对称性四个方面进行判断。
其中，当焊接母材为同种材料，且焊缝未熔透，焊缝横截面的几何形状可近似为等腰三角形，此时所述焊缝质量评估模型为：
Figure BDA0002340149820000021
其中，当焊接母材为异种材料，且焊缝未熔透，受材料物性参数的影响，所形成的焊缝形状存在不对称的情况，焊缝横截面的几何形状可近似为非等腰三角形，此时所述焊缝质量评估模型为：
Figure BDA0002340149820000022
Figure BDA0002340149820000031
其中，当焊接母材为同种材料，且焊缝为熔透状态，焊缝横截面的几何形状可近似为等腰梯形，此时所述焊缝质量评估模型为：
Figure BDA0002340149820000032
其中，当焊接母材为异种材料，且焊缝为熔透状态，受材料物性参数的影响，所形成的焊缝形状存在不对称的情况，焊缝横截面的几何形状可近似为非等腰梯形，此时所述焊缝质量评估模型为：
Figure BDA0002340149820000033
基于上述模型，所述激光小孔焊接焊缝质量评估模型可综合为：
Figure BDA0002340149820000034
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明上述实施例所述的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，首先确定母材厚度T，同时测量焊缝高度H、上熔宽D1、下熔宽D2、左上角宽L1和右上角宽L2五种几何特征，结合各几何特征获得不同的评估指标，将其均归一化在0-1之间，然后将各评估指标进行组合获得焊缝质量评估模型，并利用所述焊缝质量评估模型对焊缝质量进行定量评估与分析。本方法与超声波检测法、射线检测法和电磁涡流检测法等无损检测方法相比设备及操作更简单、成本低、耗时短且对人体无害，其评估结果不受母材种类、厚度和表面光滑度等因素的影响；本方法与拉伸弯曲等力学性能试验、化学分析试验等检测方法相比，操作程序简单、检测周期短；本方法较直接用肉眼或者放大镜检查焊缝外形尺寸是否符合要求等视觉检测技术而言，能够将评估指标定量化、规范化，保证了评估结果的准确度。
附图说明
图1为本发明的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法的同种材料未熔透时，焊缝形貌示意图；
图2为本发明的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法的同种材料未熔透时，软件绘制的利用所述模型得到的焊缝质量评估值Q随各参数的变化图；
图3为本发明的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法的异种材料未熔透时，焊缝形貌示意图；
图4为本发明的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法的异种材料未熔透时，软件绘制的利用所述模型得到的焊缝质量评估值Q随各参数的变化图；
图5为本发明的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法的同种材料熔透时，焊缝形貌示意图；
图6为本发明的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法的同种材料熔透时，软件绘制的利用所述模型得到的焊缝质量评估值Q随各参数的变化图；
图7为本发明的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法的异种材料熔透时，焊缝形貌示意图；
图8为本发明的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法的异种材料熔透时，软件绘制的利用所述模型得到的焊缝质量评估值Q随各参数的变化图；
图9为本发明的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法的异种材料熔透时，软件绘制的利用所述模型得到的焊缝质量评估值Q随各参数的变化图。
【附图标记说明】
T-母材厚度；H-焊缝高度；D1-上熔宽；D2-下熔宽；L1-左上角宽；L2-右上角宽。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对实际生产中焊缝质量评估方法依赖检测者的主观判断，导致准确度不高，难以满足现代化生产需求的问题，提供了一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法。
本发明的实施例提供了一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，包括：步骤1：判断焊接母材是否为同种材料以及是否熔透；步骤2：确定母材厚度T，同时测量焊缝高度H、上熔宽D1、下熔宽D2、左上角宽L1和右上角宽L2共五种几何特征作为评估指标参数；步骤3：结合各几何特征获得不同的评估指标，将其均归一化在0-1之间，然后将各评估指标进行组合获得焊缝质量评估模型，利用所述焊缝质量评估模型对焊缝质量进行定量评估与分析。
本发明的上述实施例所述的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，本方法适用于母材厚度T相同的同种材料或异种材料对接焊焊缝的质量评估，并以焊缝的几何特征为评估指标参数获得不同的评估指标并将其均归一化，然后将各评估指标进行组合获得焊缝质量评估模型，实现对焊缝质量的定量评估与分析，最终评估结果取值限定在0到1之间，取值越接近1，说明焊缝质量越好，取值越接近0，说明焊缝质量越差；同时该焊缝质量评估方法不包括因余高过高而使焊缝未熔透时焊缝高度接近母材厚度甚至远超过母材厚度的情况，这种情况下可直接判断为存在严重缺陷的焊缝，不在本评估方法考虑范围内。
其中，对于所述焊缝质量的定量分析需要从焊缝的完整性、熔宽的大小、焊缝上下和左右的对称性四个方面进行判断。
本发明的上述实施例所述的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，所述方法从焊缝的完整性、熔宽的大小、焊缝上下和左右的对称性四个方面对焊缝质量进行判断；在激光小孔焊的实际焊接中，焊缝深宽比越大，可认定为焊缝质量越好；在深度方向，焊接接头的完整性与焊接质量密切相关，焊缝余高过大，会增加加工后期焊缝的打磨量且容易引起应力集中，熔深过小，会降低焊缝有效承载面积，均将严重影响接头的力学性能，因此，焊缝高度越接近母材厚度，可认定为焊缝质量越好，本发明提出通过以所述母材厚度T和焊缝高度H为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000061
对焊缝的完整性进行表征；在宽度方向，焊接过程焊缝受热，微观组织发生变化，若焊缝熔宽较宽，则表明当前焊缝处受热影响区域比较大，使得接头机械性能降低，同时引起焊件变形，因此，熔宽越小，可认定为焊缝质量越好，本发明提出通过以所述上熔宽D1和母材厚度T为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000062
对焊缝的熔宽进行表征；焊缝上下宽度差异带来的不对称性也会影响焊缝性能，焊缝上下的对称性越高，可认定为焊缝质量越好，本发明提出通过以所述上熔宽D1、下熔宽D2及母材厚度T为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000063
对焊缝上下的对称性进行表征；另外，当焊接母材为异种材料时，焊缝的熔合区是由两种基本材料熔化形成混合熔池凝固而成，由于不同材料具有不同的化学、冶金和物理性能，如在导热系数、热膨胀系数、热传导速率和熔点等方面存在差异，使得异种材料在焊接过程中容易出现成分偏析、热传递和流体流动不对称等现象，这些现象会使得焊缝在宽度方向上向一侧偏移，导致焊缝两侧形状不对称，影响焊缝的质量与接头性能，因此，焊缝宽度方向左右对称性越高，可认定为焊缝质量越好，本发明提出通过以所述左上角宽L1和右上角宽L2为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000064
对焊缝左右的对称性进行表征。
如图1所示，当焊接母材为同种材料，且焊缝未熔透时，焊缝横截面的几何形状可近似为等腰三角形，此时所述焊缝质量评估模型为：
Figure BDA0002340149820000065
本发明的上述实施例所述的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，当焊接母材为同种材料，且焊缝未熔透时，焊缝横截面的几何形状可近似为等腰三角形，其中D2＝0；此时，所述焊缝质量评估模型由对焊缝的完整性、熔宽的大小以及焊缝的上下对称性这三方面的评估组成；在深度方向，焊缝高度越接近母材厚度，焊缝质量越好，故通过以所述母材厚度T和焊缝高度H为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000071
对焊缝的完整性进行表征，评估指标取值越接近于1，说明焊缝完整性越高，焊缝质量越好；在宽度方向，熔宽越小，焊缝质量越好，如图1所示，受热传递衰减作用的影响，所述上熔宽D1比下熔宽D2大，故选用所述上熔宽D1来评估焊缝的熔宽大小，又由于所述上熔宽D1左右对称，故可用所述上熔宽D1一侧的长度评估焊缝的熔宽大小，即通过以所述上熔宽D1和母材厚度T为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000072
对焊缝的熔宽进行表征，评估指标取值越接近于1，说明熔宽越小，焊缝的质量越高；焊缝上下对称性越高，焊缝的质量越好，如图1所示，所述上熔宽D1与下熔宽D2的差异越小，焊缝质量越好，又由于所述上熔宽D1与下熔宽D2均左右对称，故可用所述上熔宽D1与下熔宽D2一侧的差异评估焊缝上下的对称性，即通过以所述上熔宽D1、下熔宽D2及母材厚度T为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000073
对焊缝上下的对称性进行表征，评估指标取值越接近于1，说明上熔宽与下熔宽差异越小，焊缝上下对称性越高，焊缝质量越好；此时，所述下熔宽D2＝0，这也符合在其他焊缝几何特征相同时，未熔透时所述焊缝质量比熔透时要低的情况；故焊接母材为同种材料，且焊缝未熔透时，所述焊缝质量评估模型可表示为：
Figure BDA0002340149820000074
如图2所示，利用软件对模型(1)进行验证，所述母材厚度T＝2mm，所述上熔宽D1取值为0-3mm，所述焊缝高度H取值为1-2.5mm，散点的灰度及大小表示焊缝质量评估值Q的高低；由图2可以看出，当焊接母材为同种材料，且焊缝未熔透时的所述焊缝质量评估模型可以体现出：焊缝高度越接近母材厚度，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好；熔宽越小，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好；焊缝上下对称性越高，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好。
如图3所示，当焊接母材为异种材料，且焊缝未熔透时，受材料物性参数的影响，所形成的焊缝形状存在不对称的情况，焊缝横截面的几何形状可近似为非等腰三角形，此时所述焊缝质量评估模型为：
Figure BDA0002340149820000081
本发明的上述实施例所述的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，当焊接母材为异种材料，且焊缝未熔透时，受材料物性参数的影响，所形成的焊缝形状存在不对称的情况，焊缝横截面的几何形状可近似为非等腰三角形，其中D2＝0；此时，所述焊缝质量评估模型由对焊缝的完整性、熔宽的大小、焊缝上下和左右的对称性这四方面的评估组成；在深度方向，焊缝高度越接近母材厚度，焊缝质量越好，故通过以所述母材厚度T和焊缝高度H为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000082
对焊缝的完整性进行表征，评估指标取值越接近于1，说明焊缝完整性越高，焊缝质量越好；在宽度方向，熔宽越小，焊缝质量越好，如图3所示，受热传递衰减作用的影响，所述上熔宽D1比下熔宽D2大，故可用所述上熔宽D1评估焊缝的熔宽大小，又由于所述上熔宽D1关于焊缝中心线不对称且在焊缝中心线两侧的大小不确定，则通过以所述上熔宽D1和母材厚度T为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000083
对焊缝的熔宽进行表征，评估指标取值越接近于1，说明熔宽越小，焊缝质量越高；焊缝上下对称性越高，焊缝质量越好，如图3所示，所述上熔宽D1与下熔宽D2的差异越小，焊缝质量越好，又由于所述上熔宽D1与下熔宽D2在焊缝中心线两侧均存在差异性且焊缝中心线两侧上熔宽D1与下熔宽D2的大小不确定，则通过以所述上熔宽D1、下熔宽D2及母材厚度T为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000084
对焊缝上下的对称性进行表征，评估指标取值越接近于1，说明上熔宽与下熔宽差异越小，焊缝上下对称性越高，焊缝的质量越好；异种材料焊接时，焊缝左右对称性越高，焊缝的质量越好，即所述左上角宽L1和右上角宽L2的比值越接近1，焊缝质量越好，由于所述左上角宽L1和右上角宽L2的大小不确定，直接利用所述左上角宽L1和右上角宽L2的比值评估焊缝左右的对称性不利于将评估指标归一化在0-1之间，故采用评估指标
Figure BDA0002340149820000091
对焊缝的左右对称性进行表征，该评估指标取值越接近于1，说明焊缝的左右对称性越高，焊缝质量越好；此时，所述下熔宽D2＝0，这也符合在其他焊缝几何特征相同时，未熔透时所述焊缝质量比熔透时要低的情况；故焊接母材为异种材料，且焊缝未熔透时，所述焊缝质量评估模型可表示为：
Figure BDA0002340149820000092
如图4所示，利用软件对模型(2)进行验证，所述母材厚度T＝2mm，所述左上角宽L1取值为0-1.6mm，所述右上角宽L2取值为0-1.4mm，所述焊缝高度H取值为1-2.5mm，散点的灰度及大小表示焊缝质量评估值Q的高低；由图4可以看出，当焊接母材为异种材料，且焊缝未熔透时的所述焊缝质量评估模型可以体现出：焊缝高度越接近母材厚度，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好；熔宽越小，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好；焊缝上下对称性越高，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好；焊缝左右对称性越高，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好。
如图5所示，当焊接母材为同种材料，且焊缝为熔透状态时，焊缝横截面的几何形状可近似为等腰梯形，此时所述焊缝质量评估模型为：
Figure BDA0002340149820000093
本发明的上述实施例所述的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，当焊接母材为同种材料，且焊缝为熔透状态时，焊缝横截面的几何形状可近似为等腰梯形；此时，所述焊缝质量评估模型由对焊缝的完整性、熔宽的大小以及焊缝的上下对称性这三方面的评估组成；在深度方向，焊缝高度越接近母材厚度，焊缝的质量越好，故通过以所述母材厚度T和焊缝高度H为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000101
对焊缝的完整性进行表征，评估指标取值越接近于1，说明焊缝完整性越高，焊缝质量越好；在宽度方向，熔宽越小，焊缝质量越好，如图5所示，受热传递衰减作用的影响，所述上熔宽D1比下熔宽D2大，故选用所述上熔宽D1来评估焊缝的熔宽大小，又由于所述上熔宽D1左右对称，故可用上熔宽D1一侧的长度评估焊缝的熔宽大小，即通过以所述上熔宽D1和母材厚度T为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000102
对焊缝的熔宽进行表征，评估指标取值越接近于1，说明熔宽越小，焊缝质量越高；焊缝上下对称性越高，焊缝质量越好，如图5所示，所述上熔宽D1与下熔宽D2的差异越小，焊缝质量越好，又由于所述上熔宽D1与下熔宽D2均左右对称，故可用所述上熔宽D1与下熔宽D2一侧的差异评估焊缝上下的对称性，即通过以所述上熔宽D1、下熔宽D2及母材厚度T为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000103
对焊缝上下的对称性进行表征，评估指标取值越接近于1，说明上熔宽与下熔宽差异越小，焊缝上下对称性越高，焊缝质量越好；故焊接母材为同种材料，且焊缝为熔透状态时，所述焊缝质量评估模型可表示为：
Figure BDA0002340149820000104
如图6所示，利用软件对模型(3)进行验证，所述母材厚度T＝2mm，所述上熔宽D1取值为0-3mm，所述下熔宽D2取值为0-1.5mm，所述焊缝高度H取值为2-3mm，散点的灰度及大小表示焊缝质量评估值Q的高低；由图6可以看出，当焊接母材为同种材料且焊缝为熔透状态时的所述焊缝质量评估模型可以体现出：焊缝高度越接近母材厚度，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好；熔宽越小，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好；焊缝上下对称性越高，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好。
如图7所示，当焊接母材为异种材料，且焊缝为熔透状态时，受材料物性参数的影响，所形成的焊缝形状存在不对称的情况，焊缝横截面的几何形状可近似为非等腰梯形，此时所述焊缝质量评估模型为：
Figure BDA0002340149820000111
本发明的上述实施例所述的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，当焊接母材为异种材料，且焊缝为熔透状态时，受材料物性参数的影响，所形成的焊缝形状存在不对称的情况，焊缝横截面的几何形状可近似为非等腰梯形；此时，所述焊缝质量评估模型由对焊缝的完整性、熔宽的大小、焊缝上下和左右的对称性这四方面的评估组成；在深度方向，焊缝高度越接近母材厚度，焊缝的质量越好，故通过以所述母材厚度T和焊缝高度H为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000112
对焊缝的完整性进行表征，评估指标取值越接近于1，说明焊缝完整性越高，焊缝质量越好；在宽度方向，熔宽越小，焊缝质量越好，如图7所示，受热传递衰减作用的影响，所述上熔宽D1比下熔宽D2大，故选用所述上熔宽D1来评估焊缝的熔宽大小，又由于所述上熔宽D1关于焊缝中心线不对称且在焊缝中心线两侧的大小不确定，则通过以所述上熔宽D1和母材厚度T为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000113
对焊缝的熔宽进行表征，评估指标取值越接近于1，说明熔宽越小，焊缝质量越高；焊缝上下对称性越高，焊缝的质量越好，如图7所示，所述上熔宽D1与下熔宽D2的差异越小，焊缝质量越好，又由于所述上熔宽D1与下熔宽D2在焊缝中心线两侧均存在差异性且焊缝中心线两侧上熔宽D1与下熔宽D2的大小不确定，则通过以所述上熔宽D1、下熔宽D2及母材厚度T为参数的评估指标
Figure BDA0002340149820000114
对焊缝上下的对称性进行表征，评估指标取值越接近于1，说明上熔宽与下熔宽差异越小，焊缝上下对称性越高，焊缝质量越好；异种材料焊接时，焊缝左右对称性越高，焊缝质量越好，即所述左上角宽L1和右上角宽L2的比值越接近1，焊缝质量越好，由于所述左上角宽L1和右上角宽L2的大小不确定，直接利用所述左上角宽L1和右上角宽L2的比值评估焊缝左右的对称性不利于将评估指标归一化在0-1之间，故采用评估指标
Figure BDA0002340149820000121
对焊缝的左右对称性进行表征，该评估指标取值越接近于1，说明焊缝的左右对称性越高，焊缝质量越好；故焊接母材为异种材料，且焊缝为熔透状态时，所述焊缝质量评估模型可表示为：
Figure BDA0002340149820000122
如图8所示，利用软件对模型(4)进行验证，所述母材厚度T＝2mm，所述左上角宽L1取值为0-0.8mm，所述右上角宽L2取值为0-0.8mm，所述下熔宽D2取值为0-1.4mm，所述焊缝高度H取值为2-3mm，所述焊缝高度H的变化由散点大小表示，散点越大，所述焊缝高度H越大，散点的灰度表示焊缝质量评估值Q的高低；如图9所示，利用软件绘制平行坐标轴图，再次对模型(4)进行验证；由图8和图9可以看出，当焊接母材为异种材料且焊缝为熔透状态时的所述焊缝质量评估模型可以体现出：焊缝高度越接近母材厚度，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好；熔宽越小，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好；焊缝上下对称性越高，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好；焊缝左右对称性越高，焊缝质量评估值越高，说明焊缝质量越好。
其中，所述焊缝质量评估模型可综合为：
Figure BDA0002340149820000123
本发明的上述实施例所述的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，由于所述上熔宽D1＝L1+L2+D2，在未熔透时，有D2＝0，且同种材料焊接时，可以看成L1＝L2的特殊情况，即有L1＝L2＝(D1-D2)/2，故所述焊缝质量评估模型可综合为：
Figure BDA0002340149820000124
Figure BDA0002340149820000131
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：判断焊接母材是否为同种材料以及是否熔透；
步骤2：确定母材厚度T，同时测量焊缝高度H、上熔宽D1、下熔宽D2、左上角宽L1和右上角宽L2共五种几何特征作为评估指标参数；
步骤3：结合各几何特征获得不同的评估指标，将其均归一化在0-1之间，然后将各评估指标进行组合获得焊缝质量评估模型，利用所述焊缝质量评估模型对焊缝质量进行定量评估与分析；
其中，对于所述焊缝质量的定量分析需要从焊缝的完整性、熔宽的大小、焊缝上下和左右的对称性四个方面进行判断；
所述焊缝质量评估模型可综合为：
Figure FDA0002998155340000011
2.根据权利要求1所述的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，其特征在于，当焊接母材为同种材料，且焊缝未熔透，焊缝横截面的几何形状可近似为等腰三角形，此时所述焊缝质量评估模型为：
Figure FDA0002998155340000012
3.根据权利要求1所述的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，其特征在于，当焊接母材为异种材料，且焊缝未熔透，受材料物性参数的影响，所形成的焊缝形状存在不对称的情况，焊缝横截面的几何形状可近似为非等腰三角形，此时所述焊缝质量评估模型为：
Figure FDA0002998155340000013
Figure FDA0002998155340000021
4.根据权利要求1所述的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，其特征在于，当焊接母材为同种材料，且焊缝为熔透状态，焊缝横截面的几何形状可近似为等腰梯形，此时所述焊缝质量评估模型为：
Figure FDA0002998155340000022
5.根据权利要求1所述的一种等厚材料的激光小孔焊焊缝质量评估方法，其特征在于，当焊接母材为异种材料，且焊缝为熔透状态，受材料物性参数的影响，所形成的焊缝形状存在不对称的情况，焊缝横截面的几何形状可近似为非等腰梯形，此时所述焊缝质量评估模型为：
Figure FDA0002998155340000023
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113210852A (zh) * 2021-04-19 2021-08-06 北京工业大学 一种基于小孔口直径畸变率原位测量的激光焊接过程监测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11287745A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Nisshin Steel Co Ltd 溶接部接合状態評価方法および溶接条件決定方法
JP2007178186A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 超音波探傷方法及び装置
CN108500498A (zh) * 2018-03-26 2018-09-07 华中科技大学 一种焊缝成型质量监测方法
CN108508087A (zh) * 2018-03-14 2018-09-07 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 搭接焊缝熔宽检测方法、装置和系统
CN109530955A (zh) * 2018-12-03 2019-03-29 江苏科技大学 气保焊焊丝的焊接工艺性能评价装置及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11287745A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Nisshin Steel Co Ltd 溶接部接合状態評価方法および溶接条件決定方法
JP2007178186A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 超音波探傷方法及び装置
CN108508087A (zh) * 2018-03-14 2018-09-07 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 搭接焊缝熔宽检测方法、装置和系统
CN108500498A (zh) * 2018-03-26 2018-09-07 华中科技大学 一种焊缝成型质量监测方法
CN109530955A (zh) * 2018-12-03 2019-03-29 江苏科技大学 气保焊焊丝的焊接工艺性能评价装置及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GTi70与TC4异种钛合金材料激光焊缝组织与性能分析;王维新 等;《焊接学报》;20190331;第40卷(第3期);第133-139页 *
浅谈焊缝的形状尺寸与焊缝质量的关系;薛海青;《同煤科技》;20070930(第3期);第41-42页 *

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