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点焊镀锌钢板电极失效在线监测方法的研究

李双双  
【摘要】: 在镀锌钢板点焊过程中,由于镀锌层的存在大大加速了电极的失效,而电极的失效严重影响到焊点的质量,使熔核直径减小,甚至出现未熔合的现象,最终导致成批焊点的不合格。由于目前尚缺少一种在线监测电极性能的手段,常通过破坏性抽检焊点强度来间接判断电极的性能。这不仅工艺繁琐,而且无法应用于实际的生产现场。因此,如何实现在线监测电极性能,以保证焊点质量,是一个亟待解决的难题。 在对相关参数的采集中,为了提高采集精度、保证采集数据的实时性以及减少现场环境下各种干扰因素的影响,文中利用了运算速度快、资源丰富的C8051F020单片机作为核心控制芯片,设计出相应的采集系统,并在生产现场及实验室条件下进行了大量原始数据的采集,为课题的研究奠定了很好的实验基础。 对采集的数据进行了综合处理,得到电流、电压及动态电阻等参数在点焊过程中的基本形态和整体变化趋势,通过对比发现:动态电阻由于综合了电压和电流的影响,对焊点质量的变化更敏感,并且在焊点数达到210点左右时,动态电阻发生了突然的下降,降幅高达25%左右。动态电阻的突变反映了焊点质量的恶化和电极的失效,为电极性能的在线监测提供了重要依据。 对动态电阻突变前后的焊点拉剪强度、熔核直径和金相组织进行对比,结果表明:动态电阻发生突变后,焊点强度比原来降低37.8%;熔核直径比原来降低28.2%;从金相组织中也可看出熔核中存在未熔合的现象,由此证实了动态电阻的突降点就是点焊电极的失效点。 最后,通过对电极本身进行金相组织分析、短路测试试验、扫描电镜等试验,得出烧损后的电极不仅端部直径大大增加、点蚀和坑蚀现象严重,而且存在大量的Cu-Zn合金,从而为利用采集参数的变化来判断电极是否失效提供了直接的依据。 本文通过点焊中焊接电流、电网电压、电极间电压和动态电阻与电极烧损过程及烧损程度之间的联系,给出了点焊镀锌钢板时点焊电极的在线质量监测方法,这对保证焊点质量具有非常重要的工程实际应用价值。


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