PDF《铝合金点焊焊点超声回波信号特征 与熔核直径测量方法》

1 Ultrasonic echogram of welding spot of aluminum alloy 图2铝合金点焊焊点典型超声 B 信号 Fig.

2 B- scan image of welding spot of aluminum

4 焊点的熔核直径测量方法 4.

1 A 扫描信号法 编写计算焊点熔核直径程序的要点如下: ( 1) 每个反射回波都由许多周期很小的连续正弦波组 成, 应将峰值标记到这些正弦波的最高峰. ( 2) 应排 除杂波形成的 毛刺 的干扰. 查找到标志点后, 设 置一定的闸门高度, 计算得出熔核直径值. 4.

2 B 扫描图像法 B 扫描图像中超声信号受到背景等影响, 图像 不清晰, 必须先进行图像处理, 图3为处理过程. 图3B扫描图像的处理过程 Fig.

3 Image processing of B- scan image 图3a 为原始 B 扫描图像, 利用形态学开运算可 以得到 B 扫描图像的背景, 如3b 所示. 将背景去 除, 再经灰度变换, 反色处理, 及灰度拉伸后, 得到 图3c. 再进行锐化处理及图像二值化后得到未经标 第8期刘凯, 等: 铝合金点焊焊点超声回波信号特征与熔核直径测量方法

107 记的处理图像. 最后, 用MATLAB 设计像素跟踪定 位程序, 自动标记熔核的左右端点, 即图 3d 所示的 两个小圆圈, 即可自动输出焊点的熔核直径值. 4.

3 试验结果分析 试件剖开, 磨平、 抛光、 腐蚀后, 在显微镜下观 察. 试样放大 4.

8 倍的宏观形貌如图

4 所示. 图4铝合金点焊焊点的金相图 Fig.

4 Macrophotograph of welding spot of aluminum alloy 点焊焊点熔核直径的界定依据是航天部标准 QJ 2205―95, 如图

5 所示. 图5焊点尺寸标准示意图 Fig.

5 Standard for dimension of welding spot 图5中, D 为结合线深入直径, d 为熔核直径. 当结合线深入时, 焊点直径应从其深入的端部测量. 图6为29 个焊点的两种方法试验结果统计图. 图6中各图的横坐标表示熔核直径计算值和实测值 的相对误差, 纵坐标表示相对应的焊点频度. 图6a, b, c 为A信号法的结果统计图, 图6d 为B图像法的结果统计图. A 信号法的相对误差大部 分在 10% 以内, 闸门高度为

0 时的正态分布曲线均 值为 - 0. 024, 方差为 0. 164. 闸门高度为 5% 时的正 态分布曲线均值为 0. 07, 方差为 0. 054. 闸门高度为 10% 时的正态分布曲线均值为0. 158, 方差为0. 085. 这证明 A 信号法测得的结果较准确. 少数计 算值偏差较大的原因可能是切割试件时未通过焊点 中心、 熔核形状不规则或存在缺陷. 从图 6d 中可知, B 图像法得到的熔核直径计算值与实测值相比普遍 偏大, 其正态分布曲线均值为 0. 212, 方差为 0. 096. 这是由于熔核边缘的结合线处的超声回波幅值较 图6试验结果统计图 Fig.

6 Statistical graph of experiment results 低, 在B扫描图像中表现为对比度较低. 但是, 它的 误差较集中, 可以通过大量的试验拟合出校正公式.

5 结论(1) 利用 B 扫描数据中包含的 A 信号可以较

108 焊接学报第32 卷 准确地计算铝合金点焊焊点的熔核直径, 随着闸门 高度的增大, 平均误差在横坐标轴上右移. 闸门高 度5% 和10% 时, 相对误差的方差比闸门高度

0 小. ( 2) B 扫描图像经图像处理后计算的熔核直径 值的偏差较大, 但可通过校正公式修正. 参考文献: [ 1] 袁少波,童彦刚. 点焊技术在汽车工业中的应用[J] . 电焊 机, 2005( 2) : 26. Yuan Shaobo,Tong Yan'

gang. The application of spot welding technology on auto industry[ J] . Welding Machine, 2005( 2) : 26. [ 2] Ferrasse S,Verrier P,Meesemaecker F. Resistance spot weld a- bility of high strength steels for use in car industry[ J]. Welding in the World, 1998, 41( 3) :