Aktuelle Entwicklungen im Widerstandsschweißen

In den letzten Jahren wurden mit der rasanten Entwicklung von Branchen wie Automobilen, Luft- und Raumfahrt, Bauwesen, Transport und leichten Industriegeräten entsprechende Industrieprodukte hinsichtlich ihrer Materialien, Strukturen und Anwendungsbereiche ständig aktualisiert und weiterentwickelt, und die Anforderungen an die Produktverarbeitungsqualität wurden ständig verbessert. Als weit verbreitete Materialverarbeitungstechnologie bei der Herstellung dieser Industrieprodukte stand auch das Widerstandsschweißen vor großen Herausforderungen.
Aufgrund der Komplexität des Widerstandsschweißverfahrens sind verschiedene Einflussfaktoren zu berücksichtigen, wie z. B. das zu schweißende Material, Strom, Elektrodendruck, Energieversorgungszeit, Form und Größe der Elektrodenstirnfläche, Shunt, Abstand von der Kante der Lötverbindung, Plattendicke und Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks. Diese Faktoren sind miteinander verknüpft und haben eine gewisse Wechselwirkung. Gleichzeitig stellen die Unsichtbarkeit von Schweißnuggets während des Schweißverfahrens und die Unmittelbarkeit des Schweißverfahrens erhebliche Schwierigkeiten für die Qualitätskontrolle des Schweißens dar. Um den Anforderungen der industriellen Entwicklung und Anwendung neuer Materialien, Verfahren und Produkte gerecht zu werden und den Anforderungen der modernen Produktion gerecht zu werden, hat die Schweißindustrie in verschiedenen Ländern in den letzten zehn Jahren viel Arbeit in die Widerstandsschweißtechnologie und Gerätesteuerung gesteckt, wobei der Schwerpunkt hauptsächlich auf den folgenden Aspekten lag: 1) Computersimulationsforschung des Widerstandsschweißverfahrens
2) Forschung zur Schweißbarkeit neuer Werkstoffe
3) Forschung zu Methoden der Qualitätsüberwachung beim Widerstandsschweißen
Computersimulationsforschung zum Widerstandsschweißprozess
Widerstandsschweißen ist ein komplexer Prozess, der Elektrizität, Wärmeübertragung, Metallurgie und Mechanik umfasst und elektromagnetische und Wärmeübertragungsprozesse während des Schweißens, Schmelzen und Erstarren des Metalls, Phasenumwandlung während der Abkühlung, Schweißspannung und Verformung usw. umfasst. Um eine hochwertige Schweißverbindung zu erhalten, müssen diese Faktoren kontrolliert werden. Der traditionelle Widerstandsschweißprozess und die Parameterformulierungsmethode werden durch eine Reihe von Prozessexperimenten und empirischen Daten erhalten. In Bezug auf die Entwicklung werden jedoch mit der Weiterentwicklung der Computertechnologie numerische Simulationsmethoden eine immer wichtigere Rolle spielen. Beispielsweise fehlt es bei der Herstellung neuer technischer Strukturen aus Materialien wie hochfestem Stahl, insbesondere für einige wichtige Luft- und Raumfahrtstrukturen, an Erfahrung, auf die man sich verlassen kann. Das Sammeln von Daten ausschließlich durch experimentelle Methoden würde viel Zeit und Kosten in Anspruch nehmen, und jeder Versuch oder Misserfolg würde zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten führen. An diesem Punkt werden numerische Methoden ihre einzigartigen Fähigkeiten und Vorteile ausspielen. Solange die Anwendbarkeit numerischer Methoden bei der Behandlung eines bestimmten Problems durch eine kleine Anzahl von Validierungsexperimenten nachgewiesen wird, kann ein großer Teil der Screening-Arbeit von Computern durchgeführt werden, ohne dass umfangreiche experimentelle Arbeiten in Werkstätten und Labors erforderlich sind. Dies spart enorm Arbeitskräfte, Materialressourcen und Zeit und hat erhebliche wirtschaftliche Vorteile. Sobald verschiedene Schweißphänomene am Computer simuliert werden können, können wir mithilfe von Computersystemen das optimale Design, die optimalen Prozessmethoden und die Schweißparameter zum Schweißen verschiedener Strukturen und Materialien bestimmen. Darüber hinaus wird die numerische Simulation häufig verwendet, um die Festigkeit und Leistung von Punktschweißverbindungen zu analysieren.
Da die Bildung von Widerstandspunktschweißnuggets unsichtbar ist, ist eine experimentelle Beobachtung ziemlich schwierig, und die Erstellung theoretischer Modelle ist für ihre Analyse und Forschung von großem Wert. Seit Nied 1984 das erste Finite-Elemente-Analysemodell für Punktschweißen erstellte, gab es viele Finite-Elemente-Modelle für Punktschweißen, die eine theoretische Grundlage für die tatsächliche Produktion bildeten.
Durch die eingehende Anwendung numerischer Finite-Elemente-Simulationsmethoden im Bereich der Widerstandsschweißforschung hat sich die internationale Forschung auf diesem Gebiet in den letzten Jahren hauptsächlich auf die folgenden drei Aspekte konzentriert:
1. Anwendung der Finite-Elemente-Simulationsmethode der elektrisch-thermisch-mechanischen Kopplung
Das Widerstandspunktschweißen ist ein komplexer Prozess, bei dem elektrische, thermische, mechanische und metallurgische Phänomene zusammenwirken. Dieser Prozess umfasst Probleme mit dem elektrischen Feld, Probleme mit der Wärmeleitung und Probleme mit der thermischen elastoplastischen Verformung. Daher müssen die Wechselwirkungs- und Kopplungseffekte all dieser Probleme sowie die durch Druck verursachten Änderungen des Kontaktzustands zwischen der Werkstückelektrode und der Werkstückschnittstelle und der wichtige Einfluss der thermischen Verformung bei diesen Wechselwirkungen berücksichtigt werden. Genau genommen muss das Lösen solcher Kopplungsprobleme gleichzeitig das elektrische Feld, das thermische Feld und das Kraftfeld lösen. Daher hat sich die Finite-Elemente-Analyse des Widerstandspunktschweißens in den letzten Jahren allmählich von der isolierten Analyse des elektrischen Felds, des thermischen Felds und des Kraftfelds zur Analyse der elektrisch-thermisch-mechanischen Kopplung entwickelt. Beispielsweise verwendete der amerikanische Wissenschaftler Sun X. eine Finite-Elemente-Simulation der elektrisch-thermisch-mechanischen Kopplung, um das Wachstum und die thermische Verteilung von Schweißlinsen beim Punktschweißen zu untersuchen, und untersuchte das Widerstandspunktschweißen von Aluminiumlegierungen und Stahlplatten mit Zwischenübergangsmaterialien. Die Simulationsergebnisse wurden experimentell verifiziert: Dieses Modell kann in der Elektrodenauswahlphase verwendet werden, um die Schweißverformung zu verringern und die Schweißqualität zu verbessern; Der koreanische Wissenschaftler Cha BW ermittelte die Restspannung nach dem Schweißen und die Punktschweißparameter, die die Restspannung beeinflussen, durch die elektrothermomechanische Analyse des Widerstandspunktschweißprozesses von Edelstahl 304; Feng Z. und andere Wissenschaftler entwickelten ein integriertes Modell zur Simulation des Prozesses und der Leistung des Widerstandspunktschweißens. Es kombiniert die grundlegenden physikalischen Phänomene und Belastungsbedingungen beim Punktschweißen. Diese Methode besteht aus drei Teilen: Prozessmodell, mikroskopisches Modell und Strukturmodell. Sie kann die Leistung von Punktschweißverbindungen unter Einwirkung von Elektrizität, Wärme und Kraft umfassend bewerten; Bei der Untersuchung des Widerstandspunktschweißens von Aluminiumlegierungen verwendete der japanische Wissenschaftler De A ein Finite-Elemente-Modell, das mit Elektrizität, Wärme und Kraft gekoppelt war, um den Durchmesser und die Tiefe der Schweißlinse sowie den Kontaktdurchmesser zwischen der Elektrode und der Platte bei unterschiedlichen Schweißströmen, Schweißzeiten und elektrischen Kräften vorherzusagen. Es wurde nachgewiesen, dass dieses Modell sehr nützlich für die Offline-Erkennung des Einflusses von Schweißparametern auf die Größe der Schweißverbindung ist.
Genauigkeitsanalyse der Computersimulation
Angesichts der zunehmenden Verbreitung von Computersimulationsmethoden in der Forschung zum Widerstandsschweißen muss man sich, um sie für die industrielle Produktion weiterzuentwickeln, Gedanken darüber machen, wie fehleranfällig diese Simulationsmethode ist. Wie kann man die Genauigkeit der numerischen Simulation verbessern, um die Ergebnisse näher an die tatsächliche Schweißsituation heranzuführen? In letzter Zeit haben einige ausländische Wissenschaftler auf diesem Gebiet spezialisierte Forschungen durchgeführt, wie beispielsweise der amerikanische Wissenschaftler James C. Cavendish, der in einem Artikel erwähnte, dass ein wichtiger Punkt bei der Bewertung von Computersimulationsmodellen darin besteht, festzustellen, ob sie genau genug sind. Normalerweise werden statistische Strategien auf der Grundlage des Bayesschen Theorems verwendet, um den Fehlerbereich von Simulationsberechnungen zu analysieren. In Situationen mit vielen Eingaben, unbekannten Parametern und großen Datenmengen wird die statistische Analyse jedoch ziemlich schwierig. Hasselman, Timothy und andere Wissenschaftler verwendeten ein elektrothermisch-mechanisches Finite-Elemente-Modell, um den Widerstandspunktschweißprozess von Aluminiumlegierungen zu analysieren, die Größe der Schweißnuggets und Oberflächenvertiefungen zu berechnen und verwendeten die Hauptelementmethode basierend auf der Methode des Unsicherheitsmodells. Die Vorhersagegenauigkeit der Methode der finiten Elemente wurde durch Analyse der linearen mittleren quadratischen Abweichung der Schweißlinsengröße und der Eindruckstatistik ermittelt.
Industrielle Anwendungen der Computersimulation
Die computergestützte numerische Simulation bietet Vorteile wie niedrige Kosten, flexible Parameteränderungen und Benutzerfreundlichkeit. Allerdings wird sie derzeit hauptsächlich für Offline-Berechnungen und -Simulationen verwendet. Wie diese Methode effektiv zur Online-Bewertung und -Kontrolle der Schweißqualität in der industriellen Produktion eingesetzt werden kann, ist in den letzten Jahren auch zu einem Forschungsschwerpunkt von Schweißwissenschaftlern geworden. Die dänischen Wissenschaftler Zhang und Wenqi haben auf der Grundlage langfristiger technischer Forschung und industrieller Zusammenarbeit eine neue Schweißsoftware namens SORPAS entwickelt, die auf der Methode der finiten Elemente basiert und zur Simulation von Widerstandsbuckelschweiß- und Punktschweißprozessen dient. Damit die Software von Ingenieuren und Technikern in der Fabrik direkt angewendet werden kann, werden alle Parameter des Widerstandsschweißens berücksichtigt und automatisch in die Software implementiert. Diese Software unterstützt eine Windows-freundliche Schnittstelle, flexible Bedienung und ermöglicht eine flexible geometrische Gestaltung von Werkstücken und Elektroden. Die Parametereinstellungen ähneln formalen Schweißmaschinen und können in der Industrie zur Unterstützung der Produktentwicklung und Prozessoptimierung verwendet werden. Mittlerweile setzen Unternehmen wie Volkswagen, Volvo, Siemens und ABB diese Software ein. Li und Wei von der University of Washington in den USA haben ein auf der Kontaktfläche basierendes Bewertungsmodell für die Qualität von Punktschweißungen vorgeschlagen. Es verwendet ein Finite-Elemente-Analysemodell, um Änderungen im Kontaktbereich darzustellen, und wendet es online basierend auf Simulationsergebnissen an. Durch Experimente wurde festgestellt, dass diese Methode bei unterschiedlichen Elektrodengrößen, elektrischen Kräften, Schweißzeiten und Strömen erfolgreich ist. Es liefert wichtige Informationen für die Überwachung und Steuerung des Widerstandsschweißens.
Forschung zur Schweißbarkeit neuer Werkstoffe
Mit der rasanten Entwicklung der Industrie sind auch die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Außenhautmaterialien für Industrieprodukte (vor allem Autos) gestiegen, was zur Modernisierung und zum Austausch von Produktmaterialien geführt hat. Um beispielsweise die Korrosionsbeständigkeit von Autokarosserien zu verbessern und die Lebensdauer der Autos zu verlängern, werden bei der Herstellung von Karosserien häufig verzinkte Stahlplatten anstelle von gewöhnlichen kaltgewalzten Stahlplatten verwendet. Um das Gesamtgewicht der Karosserie zu reduzieren und Energie zu sparen, entwickeln große Automobilunternehmen auf der ganzen Welt Autos mit Karosserien aus Aluminiumlegierungen oder hochfestem Stahl. Aufgrund der weit verbreiteten Verwendung von Widerstandspunktschweißverfahren bei der Montage und Herstellung von dünnen Blechstrukturen wie Autokarosserien ist es zu einer dringenden Aufgabe geworden, die Widerstandspunktschweißleistung neuer Materialien wie Aluminiumlegierungen, verzinkte Stahlplatten und hochfesten Stahl zu untersuchen, um die Schweißqualität sicherzustellen. In den letzten Jahren haben Schweißer aus verschiedenen Ländern viel theoretische und praktische Forschung auf diesem Gebiet betrieben und bestimmte Ergebnisse erzielt.
Forschung zum Widerstandspunktschweißen einer Aluminiumlegierung
Aluminiumlegierungen weisen die Eigenschaften eines niedrigen Schmelzpunkts, einer niedrigen Streckgrenze, einer guten Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit sowie einer Oxidschicht auf der Oberfläche auf, was das Widerstandspunktschweißen zu großen Schwierigkeiten geführt hat. In den letzten Jahren haben Schweißexperten aus verschiedenen Ländern hauptsächlich folgende Untersuchungen durchgeführt:
Bei der Untersuchung der Lebensdauer von Punktschweißelektroden aus Aluminiumlegierungen verwendeten Lum und L von der University of Waterloo in den USA Rasterelektronenmikroskopie, SEM/EDX, XRD und andere Methoden, um die Lebensdauer von 5182 Punktschweißelektroden aus Aluminiumlegierungen zu untersuchen. Die Untersuchung zeigte, dass von der Elektrodendegradation bis zum endgültigen Versagen hauptsächlich vier Stadien durchlaufen wurden: Aluminiumablösung, Aluminium- und Kupferlegierung, Lochfraß an der Elektrodenstirnseite und Lochfraß an der Elektrodenstirnseite. Da Lochfraß und Lochfraß durch Aluminiumablösung und -legierung entstehen, ist der Autor der Ansicht, dass eine regelmäßige Reinigung der Elektrodenoberfläche die Lebensdauer der Elektrode verlängern kann, was für die Anwendung von Aluminiumlegierungen in der Automobilproduktion von Vorteil ist; Fresz, B von der University of California in den USA, untersuchte die Auswirkungen der Legierungszusammensetzung auf die Elektrodenlebensdauer von Kupferelektroden. Im Experiment wurden verschiedene Kupferelektrodenmaterialien wie Cu Cr, Cu Zr, Cu Cr Zr, Cu Be verwendet; Wissenschaftler wie Dorn und Lutz schlugen vor, Verbundelektroden zum Punktschweißen von Aluminiumlegierungen zu verwenden, um deren Lebensdauer zu verbessern. Sie untersuchten den Einsatz von Verbundelektroden mit am Ende von Chrom-Zirkonium-Kupfer-Elektroden eingebettetem Wolfram zum Schweißen von Aluminiumlegierungen und fanden heraus, dass die Lebensdauer der Elektroden um das 1,5- bis 2-fache erhöht werden kann.
Bei der Erforschung der Punktschweißtechnologie für Aluminiumlegierungen führten Wissenschaftler wie Sari und H. Experimente mit Punktschweißverfahren für Aluminiumlegierungen durch, um die Beziehung zwischen Elektrodenkontaktradius und Kontaktwiderstand beim Punktschweißen von Aluminiumlegierungen sowie die Beziehung zwischen Elektrodenkontaktradius und Kontaktfläche zwischen Werkstück und Werkstück zu untersuchen. Cho, Y von der University of Michigan in den USA verwendete experimentelle Forschungsmethoden, um die Widerstandspunktschweißverfahren von Aluminiumlegierungen und Stahl zu vergleichen. Basierend auf der im Experiment erhaltenen Klingenformkurve wurden der verfügbare Schweißstrombereich und der Knopfdurchmesser nach dem Versagen der Schweißstelle bestimmt, und diese beiden Parameter wurden verwendet, um die Punktschweißqualität von Aluminiumlegierungen und Stahl zu bewerten. Das Experiment zeigte, dass die Elektrodengröße einen erheblichen Einfluss auf den Knopfdurchmesser nach dem Versagen der Stahlschweißstelle hat, es jedoch keine gute entsprechende Beziehung zur Aluminiumschweißstelle gibt und der Knopfdurchmesser nach dem Versagen der Aluminiumschweißstelle stark schwankt.
Darüber hinaus war die Finite-Elemente-Simulation des Punktschweißprozesses von Aluminiumlegierungen in den letzten Jahren ein wichtiges Forschungsthema unter Wissenschaftlern aus verschiedenen Ländern.
Forschung zum Widerstandspunktschweißen von 2 hochfesten Stählen
Moderne hochfeste Stähle haben die Vorteile einer hohen Festigkeit, guten Formbarkeit, hohen Backhärtungsleistung, hohen Energieabsorptionsrate und Dauerfestigkeit sowie einer guten Kollisionsfestigkeit. Daher wird sie zunehmend im Leichtbau von Automobilen eingesetzt und es gibt auch Forschungen zur Widerstandsschweißbarkeit von hochfesten Stählen. Derzeit konzentrieren sich Schweißexperten aus verschiedenen Ländern hauptsächlich auf die Schweißbarkeit verschiedener hochfester Stähle, den Einfluss von Schweißspezifikationsparametern auf die Mikrostruktur und Eigenschaften von Schweißverbindungen und die Optimierung von Schweißverfahren und -prozessen beim Widerstandsschweißen von hochfesten Stählen. Beispielsweise haben Wissenschaftler wie Shi und G vom TWI Global Center for Materials Connection Technology in Großbritannien die Modifikation von Punktschweißverfahren für hochfeste Stähle und die Auswirkungen der Festigkeit des Grundmaterials und der Schweißabschreckung auf die Leistung von Schweißverbindungen untersucht; die japanischen Wissenschaftler Otani, Tadayuki und andere haben eine systematische Studie zu den Eigenschaften des Widerstandspunktschweißens von ultrafeinkörnigem hochfestem Stahl durchgeführt. Die Studie ergab, dass aufgrund des unterschiedlichen elektrischen Widerstands und der Festigkeit von hochfestem Stahl bei hohen Temperaturen im Vergleich zu kohlenstoffarmem Stahl ein höherer Schweißstrom erforderlich ist, um beim Punktschweißen Schweißlinsen gleicher Größe zu erhalten als bei kohlenstoffarmen Stahlplatten. Gleichzeitig ist der Kohlenstoffäquivalent dieser Stahlplatte sehr niedrig. Obwohl die Hauptstruktur der Schweißlinsen nach dem Schweißen Martensit ist, begrenzt die kohlenstoffarme Zusammensetzung die Aushärtung der Schweißlinsen. Daher können die Punktschweißverbindungen dieses Materials ohne Anlassen eine hohe Zugscherfestigkeit und vertikale Zugfestigkeit erreichen. Der französische Gelehrte Mimer M hat durch experimentelle Forschung eine Methode vorgeschlagen, um die Widerstandspunktschweißleistung von hochfestem Stahl und ultrahochfestem Stahl durch ein Anlassen nach dem Schweißen zu verbessern. Die japanischen Gelehrten Sakuma und Yasuharu haben ebenfalls Forschungen zur Punktschweißbarkeit von hochfesten verzinkten Stahlplatten durchgeführt.
Untersuchungen zum Widerstandspunktschweißen von 3 verzinkten Stahlplatten
Um die Korrosionsbeständigkeit von Produkten zu verbessern, werden in Branchen wie der Automobil- und Haushaltsgeräteindustrie zunehmend verschiedene Arten von verzinkten Stahlplatten verwendet. Je nach Verzinkungsverfahren und -zusammensetzung werden verzinkte Stahlplatten in galvanisch verzinkte Platten, feuerverzinkte Platten, mit Zn-Ni-Legierung beschichtete Platten, mit Zn-Fe-Legierung beschichtete Platten usw. unterteilt. Aufgrund der unterschiedlichen physikalischen und elektrischen Eigenschaften von beschichtetem Metall im Vergleich zu kohlenstoffarmem Stahl unterscheidet sich die Leistung von verzinkten Stahlplatten beim Widerstandspunktschweißen erheblich von der Leistung von Stahlplatten desselben Typs, die nicht verzinkt wurden. In Bezug auf die Leistung werden höhere Anforderungen an die Qualität der Verbindungen gestellt, d. h. beim Punktschweißen muss sichergestellt werden, dass Verbindungen mit ausreichender Festigkeit hergestellt werden, während die Beschichtung gleichzeitig angemessen geschützt wird.
Aufgrund der Schwierigkeiten beim Punktschweißen und der Schweißbarkeit von verzinkten Stahlplatten haben Schweißer aus verschiedenen Ländern in den letzten Jahren umfangreiche Untersuchungen zur Schweißbarkeit von verzinkten Stahlplatten durchgeführt, wobei der Schwerpunkt auf den Schweißprozessspezifikationen, der numerischen Simulation von Schweißprozessen, der Elektrodenlebensdauer und anderen Themen lag.
Derzeit ist die Forschung zum Schweißverfahren für verzinkte Stahlplatten international im Wesentlichen ausgereift, und weitere Forschungsschwerpunkte konzentrieren sich hauptsächlich darauf, wie die Lebensdauer von Punktschweißelektroden für verzinkte Stahlplatten verbessert werden kann, beispielsweise durch die Verwendung verteilter verstärkender Kupferlegierungen oder die Verbesserung der Lebensdauer der Elektroden durch Niedertemperaturbehandlung.
Forschung zu Methoden der Qualitätsüberwachung beim Widerstandsschweißen
Aufgrund der weit verbreiteten, wichtigen und repräsentativen Anwendung der Widerstandsschweißtechnologie ist die Gewährleistung der Schweißqualität zum Hauptziel der Widerstandsschweißforschung geworden. Die Qualitätskontrolle beim Punktschweißen war schon immer eines der wichtigen Themen, mit denen sich Wissenschaftler der Schweißindustrie im In- und Ausland beschäftigen. Beispielsweise hat die Japan Welding Association eine Forschungsgruppe zur Überwachung und Prüfung der Qualität beim Punktschweißen eingerichtet, und in den USA wurde ein 2-mm-Forschungsprojekt zur Lösung des Widerstandspunktschweißens in der Automobilindustrie durchgeführt. Gegenwärtig besteht eine große Herausforderung für Schweißprozesssteuerungsingenieure darin, eine zuverlässige, kostengünstige und zerstörungsfreie Technologie zu entwickeln, mit der die Qualität von Lötverbindungen unterschieden und ihre Festigkeit in Echtzeit vorhergesagt werden kann.
In den letzten Jahren hat die Forschung zur Qualitätsüberwachung des Widerstandsschweißens zugenommen, und ihre Mittel und Methoden wurden immer weiter entwickelt, wobei der Schwerpunkt hauptsächlich auf den folgenden Aspekten liegt
Echtzeitüberwachung direkter Variablen im Punktschweißprozess
Cho, Y von der University of Michigan in den USA überwachte den Entstehungsprozess von Schweißlinsen in Echtzeit mithilfe einer Hochgeschwindigkeits-Digitalkamera und untersuchte den Mechanismus der Schweißlinsenbildung beim Widerstandspunktschweißen und dessen Einfluss auf die Parameter des Schweißprozesses.
Echtzeiterfassung indirekter elektrischer Parameter im Punktschweißprozess
Der amerikanische Wissenschaftler Matsuyama K hat einen neuen Überwachungsalgorithmus auf Basis der integralen Energiebilanzform vorgeschlagen. Dieses System ermittelt Schweißspannung, Strom und Gesamtplattendicke, berechnet die Durchschnittstemperatur während des Schweißens und sagt Durchmesser und Spritzsituation an den Schweißpunkten voraus. Es handelt sich um eine kostengünstige Echtzeit-Überwachungsmethode für das Punktschweißen. Wissenschaftler wie Jou und Min haben eine Überwachungsmethode erforscht, mit der sich Festigkeit und Qualität von Lötverbindungen durch Änderung der Steuerparameter des Ausgangssignals sicherstellen lassen. Die Forschungsmethode beinhaltet die Herstellung einer Beziehung zwischen den Prozessausgabe- und den Prozesseingabevariablen, die sich auf die Qualität der Lötverbindung beziehen, und die Auswahl der Eingabeparameter wirkt sich direkt auf den Wärmeeingabeprozentsatz der Größe und Festigkeit der Lötverbindung aus. Durch die Auswahl der Ausgabeelektrodenverschiebung können Wachstum und Verformung des Schmelzkerns genau wiedergegeben werden. Diese Überwachungsmethode wurde beim Punktschweißen von Stahlplatten im Automobilbereich angewendet.
In den letzten Jahren haben sich viele Wissenschaftler mit der Verwendung der Methode des dynamischen Widerstands zur Überwachung der Qualität von Lötverbindungen beschäftigt. So haben beispielsweise Wissenschaftler von Fanuc Robotics in den USA, wie Garza und Frank, den dynamischen Widerstand vorhergesagt, analysiert und klassifiziert und in praktischen Anwendungen bewiesen, dass diese Methode zum Erkennen fehlerhafter Lötverbindungen wirksam ist. Die chinesischen Wissenschaftler Wang, SC und andere haben untersucht, dass der dynamische Widerstand durch die Gesamttemperatur der Schweißzone erreicht wird, die mit dem Widerstand des Werkstücks in der Schweißzone, dem Widerstand zwischen dem Werkstück und der Elektrode und dem Widerstand zwischen dem Werkstück und dem Werkstück zusammenhängt. Die gemessene dynamische Widerstandskurve kann in vier Phasen unterteilt werden: 1) Sie nimmt mit abnehmendem Kontaktwiderstand schnell ab; 2) Hängt hauptsächlich von der Zunahme des Volumenwiderstands des Werkstücks und der entsprechenden Zunahme des dynamischen Widerstands ab; 3) Der Volumenwiderstand des Werkstücks nimmt zu, aber der Kontaktwiderstand nimmt ab, was zu einer Zunahme des dynamischen Widerstands führt; 4) Aufgrund der Bildung von Schmelzkernen auf der Kontaktoberfläche nimmt der dynamische Widerstand ab. Durch Experimente wurde festgestellt, dass sich im dritten und vierten Stadium Schweißnuggets bilden. Cho Y von der University of Michigan in den USA überwand die Probleme herkömmlicher Methoden zur Messung des dynamischen Widerstands in Sekundärkreisen bei der Echtzeitüberwachung, indem er den momentanen Strom und die momentane Spannung im Primärkreis maß und durch Regressionsanalyse die Beziehung zwischen diesen Faktoren und der Schweißqualität ermittelte.
Echtzeitüberwachung der Relaisparameter während des Punktschweißprozesses
Senkara, J von der Universität Warschau hat ein Spritzervorhersagemodell für Punktschweißverbindungen entwickelt, das auf der Wechselwirkung zwischen Mechanik und metallurgischen Prozessen beim Schweißen basiert. Mithilfe eines Modells zur Berechnung der elektrischen Kraft und der Flüssigkeitsschmelzkraft beim Punktschweißen kommt es zu Spritzern, wenn letztere größer als erstere ist, und das Modell wurde experimentell mit guten Ergebnissen validiert. Dieses Modell kann zur Auswahl des Elektrodendrucks verwendet werden; Der amerikanische Wissenschaftler Tang, H untersuchte den Einfluss der mechanischen Eigenschaften von Schweißmaschinen auf den Widerstandspunktschweißprozess und die Schweißqualität. Die Studie ergab, dass die Steifigkeit und Reibung von Schweißmaschinen einen erheblichen Einfluss auf den Schweißprozess und die Schweißqualität haben, während die Trägheit der Bewegung keinen erheblichen Einfluss auf den Schweißprozess und die Schweißqualität hat; Die dänischen Wissenschaftler Wu und Pei glauben, dass die mechanische dynamische Reaktion von Widerstandsschweißmaschinen einen erheblichen Einfluss auf die Schweißqualität und die Lebensdauer der Elektrode hat. Daher muss sie bei der Schweißproduktion und -simulation berücksichtigt werden. Aufgrund der Komplexität der mechanischen Struktur von Schweißmaschinen ist es schwierig, einige relevante Koeffizienten in der Simulationsgleichung zu erhalten. Der Student erhielt diese Parameter durch Experimente und MATLAB-Berechnungen.
Vorhersage der Qualität von 4 Lötstellen durch neuronales Netzwerk
Wissenschaftler wie Cho und Yongjoon von der University of Michigan in den USA nutzten die dynamische Widerstandsmethode, um die Qualität von Punktschweißungen zu bewerten, und kombinierten sie mit der Hopfield-Neuralnetztheorie, um die Qualität von Lötverbindungen vorherzusagen. Die Ergebnisse zeigten eine gute Übereinstimmung mit der Zug- und Scherfestigkeit, die aus den tatsächlich geschweißten Proben erhalten wurde. Podrzaj, Primoz und andere Wissenschaftler nutzten die LVQ-Methode (Lineare Vektorquantisierung) des neuronalen Netzes, um Punktschweißspritzer verschiedener Materialien zu erkennen, und die Ergebnisse zeigten, dass das elektrische Kraftsignal der wichtigste Indikator für die Entstehung von Spritzern ist.