论文部分内容阅读
高强铝合金点焊作为一种行之有效的焊接方法在航天产品的生产中得到了广泛的应用,但是到目前为止真正能应用到生产线上的点焊质量在线监测系统非常少,目前铝合金点焊的质量检测主要还是依赖人工或X射线检测。虽然很多学者针对铝合金点焊的监测方法进行了卓有成效的研究,但是大部分的成果仍然处于实验室研究阶段。本课题正是在这一需求与发展的背景下提出的。
本文的研究对航天高强铝合金点焊质量监测中关于电极压力的特征参数的获取和分析做了较为深入的探讨;并对点焊质量的认识由以往对工艺参数经验性的判断向微、宏观信息关联性的提升。
基于微机械加工(MEMS)技术的新型传感器以其微小体积、功耗低、响应快、低成本、高可靠等独特的优点已经开始应用于制造业中。但是,对于点焊过程中电极压力的测定,目前仍然经常采用压电式压力传感器。在本文工作中设计制作的新型的点焊压力传感器体积小(2×2mm),可以方便的放置在电极侧面;灵敏度高,能够完整监测到高强铝合金点焊过程中完整的压力信号,并能够测定焊接加压开始前的预压紧力大小的信息,为更准确的在线监测高强铝合金点焊过程的焊接缺陷提供了保障。
通过对航天高强铝合金点焊焊核的显微分析,得到了不同焊接参数对焊核几何尺寸、晶粒及热影响区大小的影响,获得了焊接参数与焊核显微缺陷组织的相关性,能够在焊接参数变化较小、特征信号没有明显变化的情况下观察到焊接参数对焊核质量的细致影响,为点焊过程的精量化控制的进一步研究打下了基础。从而建立了航天贮箱铝合金点焊宏观参数与焊点微观组织特征之间的联系。
通过有限元分析软件SYSWELD对铝合金点焊过程进行了工艺性建模仿真,分别研究了电极压力以及焊接电流对铝合金点焊过程的影响,仿真结果与理论分析之间的符合能表征明确的物理意义,有助于点焊工艺(压力-时间关系)由经验向科学规律认识的提高。
研究了不同种类胶粘剂对MEMS电极压力传感器输出信号的影响。由于造成不同胶粘剂粘贴传感器性能差别的主要原因在于胶粘层的弹性模量和厚度,因此弹性模量小的α-氰基丙烯酸酯系胶粘剂粘贴的MEMS压力传感器各种输出性能最佳,其系统响应的阻尼系数在0.3左右,满足了动态电极压力信号监测的需要。
采用Labview和Access软件建立了点焊质量数据库,点焊质量数据库集数据采集、在线监测、信息存储为一体。在在线采集监测点焊过程质量信息的同时,实现了点焊过程质量信息和操作人员信息的数据存储。并与点焊焊核微观组织信息相对应,实现了点焊焊点宏观参数信息和微观组织信息的对应。为航天产品高性能点焊生产综合信息过程参数的优化打下了基础。