浅析逆变点焊机焊接过程监控
逆变点焊机已经是焊接生产过程中一种非常普通的设备、那么如何对逆变点焊机在焊接过程中的焊接质量问题进行控制呢?由于点焊机焊接质量评估的主要难点在于焊接的基本过程及其涉及的过程之间相互作用的复杂性。此外,材料本身(如基材成分和涂层的成分、厚度)和工艺条件(如电极损耗、焊件板材的配合、冷却速度及焊机的刚度等)方面的波动也会影响逆变点焊机的监控。为获得焊接质量相关的信息,进而控制焊接过程以保证焊接质量,人们进行了大量的关于焊接过程监测的研究活动。点焊机电流、电压、电极力、电极位移和动态电阻是监控系统最常用的信号。研究发现电极位移曲线和动态电阻为评估焊接质量提供了重要信息。然而,获取这些信号通常比较困难,因为焊接过程伴有强电磁场的干扰,特别是使用交流电焊接时。对点焊机焊接过程的监控与焊点质量定义有非常密切的关系。
点焊机焊接过程监控的目的可以概括如下。
(1)焊接尺寸估计。焊点(以焊核宽度或焊点直径的形式)尺寸是最常用的质量指标,因为它在无飞溅的情况下与接头强度密切相关。由于点焊机工作过程的多元性,焊点尺寸是由许多因素决定的,且多数这样的依赖关系目前尚不完全清楚。理想的监控系统应该能够依据焊接过程中检测的信号,为焊核尺寸提供一个精确的在线估算。
(2)飞溅检测及其严重性评估。由于飞溅对焊点及焊接过程具有诸多负面作用,所以也会对焊接质量产生不利影响。因此,监控系统应该有能力检测飞溅发生和严重程度,必要时采取补救措施。
(3)过程故障诊断。不适当的工艺条件会导致不符合标准的焊点(如尺寸过小、冷焊飞溅或含其他缺陷的焊点)。对过程故障的研究尤其重要,因为它是将实验室研发的监控算法应用于实际生产的第一步。
(4)过程控制。根据监控、模拟或两者一起得到的信息可用来研发有效的控制算法。监控的最终目标是开发出可靠的在线监测和诊断系统以保证焊接质量,从而提高制造商的信心,并降低焊接结构的成本
通用的逆变点焊机焊接监控系统一般包括三个部分:焊接系统、监测单元和控制单元。在线监控系统起始于焊机的输入值,通常以焊接参数的形式表达,即采取的焊接电流(或电压或热量,取决于焊机控制器)、焊接时间和电极力。接着,焊机的输出信号反馈至监测单元(包括数据采集和信号处理单元)。然后,处理过的信息传递至控制单元。如果需要,控制单元将自动修改输入的焊接参数并更改后续的焊接工艺参数。监测的结果还可用于焊接质量的统计控制和决定工艺维护周期。理想的实时反馈控制系统可以在一个焊接周期内(即焊接过程中)调整焊接参数。
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