一种电阻焊焊点的电流波形控制方法与流程

发明涉及焊接，尤其涉及一种电阻焊焊点的电流波形控制方法。

背景技术：

1、电阻点焊是一种广泛应用的金属件连接的焊接方法，尤其是在薄板零件焊接中应用广泛，如汽车制造过程中。焊点质量是电阻点焊是否合格的最为核心的要素，主要通过对焊点的熔核大小、拉剪力、抗扭力等几个方面的测量得到最终的焊点质量，而上述焊点质量的检测需要经过破拆、切割等破坏性手段才可以实现，也有通过超声波检测实施的无损检测，但上述方法在实施过程中都存在局限，如破坏了零件完整性导致零件无法使用、需要涂抹超声耦合剂、效率低等。因此需要一种无损的方便快捷的电阻点焊质量控制方法，有效提高焊点的焊接质量，从而不再需要频繁破拆等操作。

2、现有的电阻点焊加工是一种多参数耦合的复杂过程，给焊点质量的控制带来了一定困难。电阻点焊是通过上下电极给金属工件施加一定电流，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比，电阻点焊中工件之间的接触电阻占据了大部分的电流回路的电阻，因此焊接热主要发生在两个工件的接触面，随着时间进行，热量逐渐累加最终达到工件的熔点使得接触面融化，在上下电极压力的作用下两个工件最终形成固态连接，形成最终的焊点，因此焊接热量与熔核大小相关，而熔核大小直接影响焊点的拉剪力、抗扭力等焊点质量的判定标准，从而实现对焊点质量的控制。因此焊点的形成与焊点的热量有很大关系，同样的，焊点的质量也与受到焊点热量有关。

3、综上，如何设计一种适用于电阻焊焊点的电流波形控制方法，结合上述因素实现焊点的最优化质量控制，便成为本领域人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，解决现有技术的不足之处，提出一种电阻焊焊点的电流波形控制方法，该方法通过计算焊点热量拟合直线与时间轴夹角的余弦值，作为焊接过程控制的依据，并通过阈值比较反映焊点熔核的状态，进一步实现对焊点质量的判断。

2、一种电阻焊焊点的电流波形控制方法，包括以下步骤：

3、步骤1，首先采集在电阻点焊实际生产过程中的焊接电流、电极间电压；

4、步骤2，根据欧姆定律，对电压和电流做除法，实时计算出动态电阻r；

5、步骤3，获取生产过程中的一个标准动态电阻曲线；

6、步骤4，根据焦耳定律，依据标准电阻曲线计算焊点上的热量q，即求取时间t内热量的积分，表达式为q＝∫0ti2rdt；

7、步骤5，以时间为横轴，q为纵轴，画出热量与时间的曲线图；

8、步骤6，根据最小二乘法，对热量q的曲线进行直线拟合；

9、步骤7，求出拟合直线与横轴的夹角φ；

10、步骤8，进行新焊点的焊接，以一定频率采集电流、电压，计算得到新焊点实时的热量q1，并根据最小二乘法绘制拟合直线，计算得到与横轴的夹角φ1，作为控制系统输出电流大小的依据；

11、步骤9，进行新焊点的焊接，以一定频率采集电流、电压，计算得到新焊点实时的热量q1，并根据最小二乘法绘制拟合直线，计算得到与横轴的夹角φ1，作为控制系统输出电流时间的依据；

12、步骤10，结束焊接后根据最终的φ1与φ的阈值上下限进行比较，进行质量判定。

13、优选的，步骤3还包括以下子步骤：

14、步骤3.1，获取一组合格焊点的动态电阻曲线，总数一般为20-50条；

15、步骤3.2，选取曲线中一致性较好的一部分曲线作为拟合曲线，一般控制在总数的80％；

16、步骤3.3，求取一组拟合曲线每点的均值得到标准电阻数组，并绘制标准电阻曲线；

17、步骤3.4，标准电阻曲线结束处应有一段电阻值基本不变化的状态。

18、优选的，步骤4还包括以下子步骤：

19、步骤4.1，在电流输出的初始阶段，电阻热主要作用于电极与工件表面，此时电阻较大，因此也不计算该段的产热；

20、步骤4.2，在曲线后段应有一部分是电阻值基本不变化的状态，表示焊接热量的主要作用不再是形成熔核而是通过水冷、散热等形式流失掉，形成了一种产热与散热的平衡，因此在计算热量q时，不计算该段的产热；

21、步骤4.3，根据典型的动态电阻曲线，在计算时考虑上述两种情况，只计算10-280ms内的产热量。

22、优选的，步骤8包括以下两种情况：

23、(1)若q1小于q，则增大系统的电流输出；

24、(2)若q1大于q，则减小系统的电流输出。

25、优选的，步骤9中包括以三种情况：

26、(1)若达到预先设定的焊接时间后，φ1扔然小于φ且小于夹角下限φmin，则保持最后的输出电流大小并延长电流输出时间至q1与q相等；

27、(2)若达到预先设定的焊接时间前，φ1大于φ且大于夹角上限φmax，则停止本次的电流输出；

28、(3)若达到预先设定的焊接时间时，φ1在夹角上限φmax和下限φmin之间，则停止本次的电流输出；

29、上述三种情况中，φmin和φmax是预先设定的关于φ的阈值，分别为下限和上限；电流延长时间最大为原设定焊接时间的2倍。

30、优选的，步骤10中包括以下两种情况：

31、(1)若φ1小于φmin，判定为虚焊；

32、(2)若φ1大于φmax，判定为超焊。

33、本发明的优点及技术效果在于：

34、本发明的一种电阻焊焊点的电流波形控制方法，首先在电阻点焊实际生产过程中对其焊接电流、电极间电压进行实时采集，计算出动态电阻曲线，根据焦耳定律求取每个时刻的焊点热量的积分，将焊点热量按照时间形成时间与焊点热量的波形图，运用最小二乘法拟合出焊点热量的折线图，计算焊点热量折线与时间轴的夹角的余弦值x，通过对该数值的分析可以进行焊点质量的控制。

35、本发明的一种电阻焊焊点的电流波形控制方法，解决了现在电阻点焊质量控制存在的问题，通过计算焊点热量拟合直线与时间轴夹角的余弦值，作为焊接过程控制的依据，并通过阈值比较反映焊点熔核的状态，进一步实现对焊点质量的判断。另外本发明还可以实现对焊点质量的在线控制，更切合实际工况环境，具有更大的适用性，提高了焊点质量控制的效率，具有明显的效果。

技术特征：

1.一种电阻焊焊点的电流波形控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种电阻焊焊点的电流波形控制方法，其特征在于：所述步骤3还包括以下子步骤：

3.根据权利要求1所述的一种电阻焊焊点的电流波形控制方法，其特征在于：所述步骤4还包括以下子步骤：

4.根据权利要求1所述的一种电阻焊焊点的电流波形控制方法，其特征在于：所述步骤8包括以下两种情况：

5.根据权利要求1所述的一种电阻焊焊点的电流波形控制方法，其特征在于：所述步骤9中包括以三种情况：

6.根据权利要求1所述的一种电阻焊焊点的电流波形控制方法，其特征在于：所述步骤10中包括以下两种情况：

技术总结
本发明公开了一种电阻焊焊点的电流波形控制方法，属于电阻点焊质量控制技术领域。本方法首先在电阻点焊实际生产过程中对其焊接电流、电极间电压进行实时采集，计算出动态电阻曲线，根据焦耳定律求取每个时刻的焊点热量的积分，将焊点热量按照时间形成时间与焊点热量的波形图，运用最小二乘法拟合出焊点热量的折线图，计算焊点热量折线与时间轴的夹角的余弦值x，最后通过对该数值的分析可以进行焊点质量的控制。本发明以焊点热量拟合直线与时间轴夹角的余弦值，作为焊接过程控制的依据，并通过阈值比较反映焊点熔核的状态，进一步实现对焊点质量的判断，有效提高了焊点质量控制的效率，具有明显的效果。

技术研发人员：路向琨,高忠林,郭春飞,张玉朋,代宗,郭悦
受保护的技术使用者：天津七所高科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16