近年來(lai)隨(sui)著汽車車輛、航空航天、建筑、運輸以(yi)及(ji)輕工(gong)(gong)(gong)家電等工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)的(de)(de)飛速發(fa)展，相應的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)產(chan)品在其材料、結構(gou)及(ji)應用領域上不斷(duan)(duan)更新和發(fa)展，對(dui)產(chan)品的(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)質量要求不斷(duan)(duan)提高，作為這些工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)產(chan)品制造中的(de)(de)一種(zhong)廣(guang)泛使用的(de)(de)材料加(jia)工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)藝 —— 電阻焊(han)也受到了很大的(de)(de)挑戰(zhan)。

由于(yu)電(dian)(dian)阻(zu)焊過程相當復雜，包含了多種影響(xiang)因素(su)，例如(ru)：被焊材料(liao)、電(dian)(dian)流(liu)、電(dian)(dian)極壓力(li)、通電(dian)(dian)時(shi)間、電(dian)(dian)極端面(mian)形狀及(ji)尺(chi)寸、分(fen)流(liu)、焊點離邊緣的距離、板厚、工(gong)件表(biao)面(mian)狀態等(deng)，而且這些因素(su)之間互相聯系(xi)，有一定(ding)的交(jiao)互作用(yong)。同時(shi)，加(jia)之焊接過程中熔核的不可見性及(ji)焊接過程進行的瞬時(shi)性，給焊接質量控制帶(dai)來較大(da)的困難。為了適(shi)應新材料(liao)、新工(gong)藝、新產品在(zai)工(gong)業(ye)上開發應用(yong)的需要(yao)，以使電(dian)(dian)阻(zu)焊工(gong)藝及(ji)設(she)備(bei)能滿足現代(dai)化生產的要(yao)求，近十年來，各(ge)國焊接界在(zai)電(dian)(dian)阻(zu)焊工(gong)藝和設(she)備(bei)控制方面(mian)做(zuo)了大(da)量的工(gong)作，主要(yao)集中在(zai)以下幾方面(mian)：

1）電阻焊過程的計算機模擬研究
2）新型材料的可焊性研究
3）電阻焊質量監(jian)控方法研究(jiu)

電阻焊過程的計算機模擬研究

電阻焊(han)(han)是一個牽(qian)涉到電學(xue)、傳熱、冶金和(he)(he)(he)(he)力學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)復雜(za)過(guo)程，其(qi)中包括(kuo)焊(han)(han)接(jie)(jie)時的(de)(de)(de)(de)(de)電磁、傳熱過(guo)程、金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)熔化和(he)(he)(he)(he)凝固、冷(leng)卻時的(de)(de)(de)(de)(de)相變、焊(han)(han)接(jie)(jie)應(ying)力與變形等。要得到一個高質量的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)必須要控制(zhi)這(zhe)(zhe)些因素。傳統的(de)(de)(de)(de)(de)電阻焊(han)(han)工藝及參數(shu)(shu)制(zhi)定方(fang)法(fa)是通(tong)過(guo)一系列工藝試(shi)驗(yan)(yan)(yan)和(he)(he)(he)(he)經(jing)(jing)驗(yan)(yan)(yan)數(shu)(shu)據得到的(de)(de)(de)(de)(de)。然而(er)從發(fa)展(zhan)來(lai)看(kan)，隨著計(ji)算(suan)機技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)，數(shu)(shu)值(zhi)模(mo)(mo)擬的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)將起越來(lai)越重要的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。例(li)如(ru)，用(yong)新的(de)(de)(de)(de)(de)高強鋼等材料制(zhi)造新的(de)(de)(de)(de)(de)工程結構，尤其(qi)是對于一些航(hang)空航(hang)天重要結構，沒有(you)多少(shao)經(jing)(jing)驗(yan)(yan)(yan)可以憑借(jie)，如(ru)果(guo)只依靠實驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)積累數(shu)(shu)據要花很長的(de)(de)(de)(de)(de)時間和(he)(he)(he)(he)經(jing)(jing)費，而(er)且任(ren)何嘗(chang)試(shi)和(he)(he)(he)(he)失敗(bai)，都將造成重大(da)經(jing)(jing)濟損失。此(ci)時數(shu)(shu)值(zhi)方(fang)法(fa)將發(fa)揮其(qi)獨(du)特的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力和(he)(he)(he)(he)優(you)點(dian)。只要通(tong)過(guo)少(shao)量驗(yan)(yan)(yan)證試(shi)驗(yan)(yan)(yan)證明數(shu)(shu)值(zhi)方(fang)法(fa)在(zai)處理(li)某一問題上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)適用(yong)性(xing)，那么大(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)篩(shai)選(xuan)工作(zuo)便可由計(ji)算(suan)機進(jin)行，而(er)不必在(zai)車(che)間和(he)(he)(he)(he)實驗(yan)(yan)(yan)室里進(jin)行大(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)工作(zuo)。這(zhe)(zhe)就(jiu)(jiu)大(da)大(da)節約了人力、物力和(he)(he)(he)(he)時間，具有(you)很大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)經(jing)(jing)濟效益。一旦各種焊(han)(han)接(jie)(jie)現象能(neng)夠實現計(ji)算(suan)機模(mo)(mo)擬，我們就(jiu)(jiu)可以通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)機系統來(lai)確(que)定焊(han)(han)接(jie)(jie)各種結構和(he)(he)(he)(he)材料時的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)佳(jia)設計(ji)、最(zui)佳(jia)工藝方(fang)法(fa)和(he)(he)(he)(he)焊(han)(han)接(jie)(jie)參數(shu)(shu)。此(ci)外，數(shu)(shu)值(zhi)模(mo)(mo)擬還廣泛地用(yong)于分析(xi)點(dian)焊(han)(han)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)強度和(he)(he)(he)(he)性(xing)能(neng)等方(fang)面。

由于電阻點(dian)(dian)焊熔核形成的(de)不可見性(xing)，對其試驗觀測相當(dang)困(kun)難，理(li)論模型的(de)建立(li)對它的(de)分(fen)析(xi)研(yan)究具有重要價(jia)值。自1984年Nied建立(li)的(de)最初有限(xian)(xian)元(yuan)點(dian)(dian)焊分(fen)析(xi)模型開始(shi)，至今已有不少(shao)點(dian)(dian)焊的(de)有限(xian)(xian)元(yuan)模型出現(xian)，并為實際生產提供(gong)了理(li)論依據。

隨(sui)著有限元(yuan)數(shu)值(zhi)模擬(ni)方法在電(dian)阻(zu)焊研(yan)究領(ling)域的深入應用，近年來國際上在此(ci)領(ling)域上的研(yan)究主要集(ji)中在以下(xia)三方面：

1?采用電－熱－力耦合有限元模擬方法

電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)點(dian)(dian)(dian)焊(han)(han)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)是一個(ge)存在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、熱(re)、力(li)(li)(li)學和(he)(he)冶(ye)金(jin)現象相互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)復(fu)雜過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)，這(zhe)一過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)包括電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場問題、熱(re)傳導問題和(he)(he)熱(re)彈塑(su)性變形(xing)問題，所(suo)以(yi)(yi)(yi)必(bi)須考慮所(suo)有(you)(you)這(zhe)些問題的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)和(he)(he)耦(ou)(ou)合(he)效應，有(you)(you)壓力(li)(li)(li)引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工件——電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極以(yi)(yi)(yi)及工件——工件界面之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)(jie)觸(chu)狀態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化，以(yi)(yi)(yi)及熱(re)變形(xing)在(zai)這(zhe)些相互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)中起重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，嚴格的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)說(shuo)求解這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耦(ou)(ou)合(he)問題，應該(gai)同時求解電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場、熱(re)場和(he)(he)力(li)(li)(li)場。因此，近年來(lai)對(dui)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)點(dian)(dian)(dian)焊(han)(han)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)限元(yuan)分(fen)析從原先互(hu)相孤立的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場、熱(re)場和(he)(he)力(li)(li)(li)場分(fen)析逐步(bu)發(fa)(fa)展為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)－熱(re)－力(li)(li)(li)耦(ou)(ou)合(he)分(fen)析，例如(ru)：美國(guo)(guo)學者(zhe)Sun,X.用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)－熱(re)－力(li)(li)(li)耦(ou)(ou)合(he)有(you)(you)限元(yuan)模(mo)擬(ni)點(dian)(dian)(dian)焊(han)(han)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)熔(rong)核生長(chang)及熱(re)分(fen)布，研究了帶(dai)有(you)(you)中間過(guo)(guo)渡材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋁合(he)金(jin)與(yu)(yu)鋼(gang)(gang)板的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)點(dian)(dian)(dian)焊(han)(han)，模(mo)擬(ni)結(jie)果經實驗(yan)驗(yan)證：該(gai)模(mo)型(xing)可用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極選擇階(jie)段(duan)，以(yi)(yi)(yi)減小焊(han)(han)接(jie)(jie)變形(xing)和(he)(he)改善焊(han)(han)接(jie)(jie)質量；韓國(guo)(guo)學者(zhe)Cha，B.W.通過(guo)(guo)對(dui)304不銹(xiu)鋼(gang)(gang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)點(dian)(dian)(dian)焊(han)(han)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)－熱(re)－力(li)(li)(li)分(fen)析得出焊(han)(han)后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘(can)余(yu)應力(li)(li)(li)以(yi)(yi)(yi)及影響(xiang)殘(can)余(yu)應力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)焊(han)(han)參(can)數(shu)；Feng,Z.等學者(zhe)開發(fa)(fa)了一種用(yong)(yong)(yong)以(yi)(yi)(yi)模(mo)擬(ni)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)點(dian)(dian)(dian)焊(han)(han)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)和(he)(he)性能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)集成模(mo)型(xing)，它(ta)(ta)將點(dian)(dian)(dian)焊(han)(han)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)物理現象和(he)(he)載(zai)荷條件結(jie)合(he)起來(lai)，這(zhe)種方(fang)法由工藝模(mo)型(xing)、微觀模(mo)型(xing)及結(jie)構模(mo)型(xing)三(san)部(bu)分(fen)組成，它(ta)(ta)可以(yi)(yi)(yi)綜合(he)評價在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)－熱(re)－力(li)(li)(li)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)焊(han)(han)接(jie)(jie)頭性能；日本(ben)學者(zhe)De,A在(zai)鋁合(he)金(jin)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)點(dian)(dian)(dian)焊(han)(han)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究中，采用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)－熱(re)－力(li)(li)(li)耦(ou)(ou)合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)限元(yuan)模(mo)型(xing)，預測(ce)了在(zai)不同焊(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)、焊(han)(han)接(jie)(jie)時間、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極力(li)(li)(li)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)核直(zhi)(zhi)徑(jing)、熔(rong)深、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極與(yu)(yu)板的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)(jie)觸(chu)直(zhi)(zhi)徑(jing)等，經驗(yan)證：這(zhe)種模(mo)型(xing)對(dui)于(yu)(yu)離線(xian)檢測(ce)焊(han)(han)接(jie)(jie)參(can)數(shu)對(dui)焊(han)(han)點(dian)(dian)(dian)尺(chi)寸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)非常有(you)(you)用(yong)(yong)(yong)。

2?計算機模擬的精確性分析

隨著計算(suan)機模(mo)(mo)擬方法(fa)在電(dian)阻焊(han)(han)過(guo)程研究中的應用(yong)日趨廣泛，為了進一步開發它(ta)用(yong)于工(gong)業生產中，必須(xu)考慮這種模(mo)(mo)擬方法(fa)的誤差有(you)(you)多大(da)？如何(he)提高數值模(mo)(mo)擬的精(jing)度(du)，使其得(de)出的結果更接近于實(shi)際焊(han)(han)接情況(kuang)。近來(lai)，有(you)(you)些國外學(xue)者(zhe)就此方面(mian)作(zuo)了專(zhuan)門的研究，例(li)如：美國學(xue)者(zhe)Cavendish,James? C.在文章中提到：對于計算(suan)機模(mo)(mo)擬模(mo)(mo)型(xing)評估的一個重(zhong)要問(wen)題是(shi)(shi)判斷它(ta)是(shi)(shi)否(fou)足(zu)夠(gou)精(jing)確，通常人們(men)用(yong)貝葉(xie)斯(si)定(ding)理(li)統(tong)計策略來(lai)分析模(mo)(mo)擬計算(suan)的誤差范圍，但是(shi)(shi)，在輸入量和未知參數多、數據量大(da)的情況(kuang)下，統(tong)計分析變(bian)得(de)相當困難(nan)。Hasselman,Timothy等(deng)學(xue)者(zhe)在用(yong)電(dian)－熱－力(li)有(you)(you)限元模(mo)(mo)型(xing)分析鋁合金(jin)電(dian)阻點焊(han)(han)過(guo)程，計算(suan)熔(rong)核(he)尺(chi)(chi)寸和表面(mian)壓(ya)(ya)痕時(shi)，采用(yong)基(ji)于不確定(ding)模(mo)(mo)型(xing)方法(fa)的主元素(su)法(fa)，通過(guo)對熔(rong)核(he)尺(chi)(chi)寸和壓(ya)(ya)痕統(tong)計的線性均方差得(de)到有(you)(you)限元的預測(ce)精(jing)度(du)。

3?計算機模擬的工業應用

計算機數(shu)值模(mo)擬(ni)有(you)其成(cheng)本低，參數(shu)改變靈活、方便(bian)等優點(dian)，但目前大部分都用(yong)于離線(xian)計算和(he)(he)模(mo)擬(ni)，如(ru)何將這種(zhong)方法(fa)有(you)效地應(ying)用(yong)到工(gong)業生產中(zhong)(zhong)對(dui)焊(han)(han)接質(zhi)量進行在線(xian)評估和(he)(he)控制(zhi)，這個(ge)(ge)問(wen)題也成(cheng)為近年來(lai)焊(han)(han)接學(xue)家(jia)們研究的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)(ge)重點(dian)。丹(dan)麥(mai)學(xue)者Zhang,Wenqi基(ji)于長(chang)期的(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)(cheng)研究和(he)(he)工(gong)業合作，開發了一(yi)(yi)個(ge)(ge)新的(de)(de)(de)基(ji)于有(you)限元(yuan)方法(fa)的(de)(de)(de)焊(han)(han)接軟件(jian)(jian)(jian)(jian):SORPAS,用(yong)于模(mo)擬(ni)電(dian)(dian)阻(zu)凸焊(han)(han)和(he)(he)點(dian)焊(han)(han)過程(cheng)(cheng)。為了使該(gai)軟件(jian)(jian)(jian)(jian)能(neng)被(bei)工(gong)廠(chang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)(cheng)師和(he)(he)技術員直(zhi)接應(ying)用(yong)，電(dian)(dian)阻(zu)焊(han)(han)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)所有(you)參數(shu)被(bei)考慮并自動地在軟件(jian)(jian)(jian)(jian)中(zhong)(zhong)實現(xian)。該(gai)軟件(jian)(jian)(jian)(jian)支持Windows友好界面(mian)，操作靈活，對(dui)工(gong)件(jian)(jian)(jian)(jian)及(ji)電(dian)(dian)極可(ke)靈活地進行幾(ji)何形狀設(she)計，參數(shu)設(she)置猶如(ru)正式焊(han)(han)機，它(ta)可(ke)用(yong)于工(gong)業中(zhong)(zhong)支持產品開發和(he)(he)工(gong)藝優化。現(xian)在Volkswangen,? Volvo,? Siemens和(he)(he)ABB等公司都開始采(cai)用(yong)此(ci)軟件(jian)(jian)(jian)(jian)。美國華盛頓大學(xue)的(de)(de)(de)Li,Wei提出了一(yi)(yi)個(ge)(ge)基(ji)于接觸區域的(de)(de)(de)點(dian)焊(han)(han)質(zhi)量評估模(mo)型(xing)，它(ta)是用(yong)一(yi)(yi)個(ge)(ge)有(you)限元(yuan)分析模(mo)型(xing)來(lai)表示接觸區域變化，根(gen)據模(mo)擬(ni)結果(guo)進行在線(xian)應(ying)用(yong)，經試驗：在不同的(de)(de)(de)電(dian)(dian)極尺(chi)寸(cun)、電(dian)(dian)極力、焊(han)(han)接時間和(he)(he)電(dian)(dian)流下這種(zhong)方法(fa)是成(cheng)功的(de)(de)(de)，它(ta)將為電(dian)(dian)阻(zu)焊(han)(han)監測和(he)(he)控制(zhi)提供重要(yao)的(de)(de)(de)信(xin)息。

新型材料的可焊性研究?

隨著工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)迅(xun)猛發展(zhan)，對(dui)工(gong)業(ye)產品(pin)（特別(bie)是汽(qi)車(che)(che)(che)）外殼用(yong)(yong)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)提(ti)(ti)出了更(geng)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，并促進了產品(pin)用(yong)(yong)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)更(geng)新(xin)換代(dai)。例如(ru)，為了改善汽(qi)車(che)(che)(che)外殼的(de)(de)(de)(de)(de)抗腐蝕性能(neng)，提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)壽命，在汽(qi)車(che)(che)(che)車(che)(che)(che)身制造中(zhong)(zhong)大(da)量(liang)(liang)采(cai)用(yong)(yong)鍍鋅鋼(gang)板代(dai)替普通冷軋鋼(gang)板；為了減輕車(che)(che)(che)身總體重量(liang)(liang)，節(jie)省能(neng)源(yuan)消耗，世(shi)界各(ge)大(da)汽(qi)車(che)(che)(che)公司正在開發鋁(lv)合金或高(gao)強(qiang)鋼(gang)車(che)(che)(che)身的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)。由于在汽(qi)車(che)(che)(che)車(che)(che)(che)身等薄板結(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)裝配(pei)制造中(zhong)(zhong)，大(da)量(liang)(liang)采(cai)用(yong)(yong)電(dian)阻(zu)點(dian)焊(han)(han)方法，為保證焊(han)(han)接質量(liang)(liang)，研究(jiu)鋁(lv)合金、鍍鋅鋼(gang)板高(gao)強(qiang)鋼(gang)等新(xin)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)阻(zu)點(dian)焊(han)(han)性能(neng)已成了非常迫切(qie)的(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)務(wu)。近年來，各(ge)國焊(han)(han)接工(gong)作(zuo)(zuo)者就此(ci)方面做了大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)理論(lun)及(ji)實際研究(jiu)工(gong)作(zuo)(zuo)，并取得了一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)成績。

1?鋁合金的電阻點焊研究

鋁合金熔點低、屈服強度低、導電導熱(re)性能良好以(yi)(yi)及存(cun)在表面氧化(hua)膜等特點，給電阻點焊(han)帶來(lai)了(le)很大(da)的困難(nan)，近年來(lai)各國焊(han)接(jie)學(xue)家(jia)主要作了(le)以(yi)(yi)下一(yi)些(xie)研究：

在鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)點焊(han)(han)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)壽(shou)命(ming)研(yan)究(jiu)方(fang)面(mian)，美國沃特盧(lu)大學(xue)的(de)(de)Lum,L在研(yan)究(jiu)5182鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)點焊(han)(han)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)壽(shou)命(ming)中，采(cai)用(yong)(yong)(yong)了(le)(le)掃(sao)描電(dian)(dian)鏡、SEM/EDX、XRD等(deng)方(fang)法(fa)，研(yan)究(jiu)表(biao)明：從電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)衰退到最終失效主要經歷(li)了(le)(le)鋁(lv)剝離、鋁(lv)與銅合(he)金(jin)(jin)化、電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)端(duan)(duan)(duan)面(mian)蝕(shi)斑及電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)端(duan)(duan)(duan)面(mian)凹坑四個階(jie)段，由于蝕(shi)斑和凹坑起源于鋁(lv)的(de)(de)剝離和合(he)金(jin)(jin)化，因此，作(zuo)者(zhe)認為(wei)定期對(dui)(dui)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)表(biao)面(mian)清潔能增(zeng)加(jia)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)壽(shou)命(ming)，有利于汽車生(sheng)產中鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)；美國加(jia)利福(fu)尼亞大學(xue)的(de)(de)Fresz,B研(yan)究(jiu)了(le)(le)銅電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)成(cheng)分對(dui)(dui)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)壽(shou)命(ming)的(de)(de)影響，試驗中采(cai)用(yong)(yong)(yong)了(le)(le)Cu-Cr,Cu-Zr,Cu-Cr-Zr,Cu-Be等(deng)不同的(de)(de)銅電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)材料；Dorn,Lutz等(deng)學(xue)者(zhe)提(ti)出(chu)了(le)(le)點焊(han)(han)鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)時采(cai)用(yong)(yong)(yong)復合(he)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)以提(ti)高(gao)(gao)其壽(shou)命(ming)，研(yan)究(jiu)采(cai)用(yong)(yong)(yong)在鉻鋯銅電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)端(duan)(duan)(duan)部(bu)鑲嵌鎢(wu)的(de)(de)復合(he)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)焊(han)(han)接鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)，發現(xian)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)壽(shou)命(ming)可提(ti)高(gao)(gao)1.5至(zhi)2倍。

在鋁(lv)合金(jin)點焊(han)(han)(han)(han)(han)的(de)(de)工藝研究方(fang)面，Sari,H.等(deng)學(xue)者通過鋁(lv)合金(jin)點焊(han)(han)(han)(han)(han)工藝試(shi)驗，研究了(le)鋁(lv)合金(jin)點焊(han)(han)(han)(han)(han)時電極接(jie)(jie)觸(chu)半徑與接(jie)(jie)觸(chu)電阻間的(de)(de)關(guan)系，以及電極接(jie)(jie)觸(chu)半徑與工件與工件的(de)(de)接(jie)(jie)觸(chu)面積間的(de)(de)關(guan)系；美國密西根大學(xue)的(de)(de)Cho,Y采用(yong)實驗研究方(fang)法，比(bi)較了(le)鋁(lv)合金(jin)與鋼(gang)(gang)的(de)(de)電阻點焊(han)(han)(han)(han)(han)工藝，根據(ju)試(shi)驗得(de)出(chu)的(de)(de)葉型(xing)曲(qu)線確定可用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)電流(liu)范圍和焊(han)(han)(han)(han)(han)點破(po)壞(huai)后(hou)(hou)的(de)(de)鈕扣(kou)直(zhi)徑，并用(yong)這兩個參數來評價(jia)鋁(lv)合金(jin)和鋼(gang)(gang)的(de)(de)點焊(han)(han)(han)(han)(han)質(zhi)量，試(shi)驗表明(ming)：電極尺寸(cun)對鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)(han)點破(po)壞(huai)后(hou)(hou)的(de)(de)鈕扣(kou)直(zhi)徑有(you)很大影響，但對鋁(lv)焊(han)(han)(han)(han)(han)點沒有(you)很好(hao)的(de)(de)對應(ying)關(guan)系，鋁(lv)焊(han)(han)(han)(han)(han)點破(po)壞(huai)后(hou)(hou)的(de)(de)鈕扣(kou)直(zhi)徑波動很大。

此外，鋁合金點焊過程的(de)有限元模擬也是近年(nian)來(lai)各國學者的(de)研究熱點。

2 高強鋼的電阻點焊研究

先進(jin)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)鋼具有強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)高(gao)(gao)、成(cheng)(cheng)型性能(neng)好、高(gao)(gao)烘烤硬(ying)化性能(neng)、能(neng)量(liang)(liang)吸收(shou)率(lv)和(he)疲(pi)勞強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)較高(gao)(gao)，而且防撞凹性能(neng)好等優(you)點(dian)，因而在汽車輕量(liang)(liang)化建設中它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用量(liang)(liang)正在日益增長，高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)阻(zu)(zu)(zu)焊(han)(han)(han)可焊(han)(han)(han)性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)也應運而生。目前各國焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)學(xue)家對高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)鋼電(dian)阻(zu)(zu)(zu)焊(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)主要集中在各種高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可焊(han)(han)(han)性、焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)規范參(can)數對焊(han)(han)(han)點(dian)組織性能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響、焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)程序和(he)工藝(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)優(you)化等。例如：英國TWI材(cai)料連接(jie)(jie)技術全球中心的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Shi,G等學(xue)者(zhe)研究(jiu)(jiu)了(le)(le)(le)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)鋼點(dian)焊(han)(han)(han)程序的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)修正以(yi)及母材(cai)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)和(he)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)淬火(huo)對焊(han)(han)(han)點(dian)性能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響；日本學(xue)者(zhe)Otani,Tadayuki等對超細晶粒高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)鋼電(dian)阻(zu)(zu)(zu)點(dian)焊(han)(han)(han)特(te)性作(zuo)了(le)(le)(le)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)，研究(jiu)(jiu)發現：這種由(you)于(yu)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)鋼在高(gao)(gao)溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)阻(zu)(zu)(zu)率(lv)和(he)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)與低(di)碳(tan)鋼不同，其(qi)點(dian)焊(han)(han)(han)時得(de)到(dao)同樣(yang)大(da)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)核尺寸需(xu)要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)流比低(di)碳(tan)鋼板(ban)更大(da)，同時，這種鋼板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)當量(liang)(liang)很低(di)，雖然焊(han)(han)(han)后(hou)熔(rong)核的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要組織是馬氏體，但由(you)于(yu)低(di)碳(tan)成(cheng)(cheng)分限制(zhi)了(le)(le)(le)熔(rong)核硬(ying)化，因此這種材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)頭不經過回火(huo)就能(neng)得(de)到(dao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉(la)剪(jian)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)和(he)垂(chui)直拉(la)伸強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)；法國學(xue)者(zhe)Mimer，M通過試(shi)驗研究(jiu)(jiu)提出(chu)了(le)(le)(le)通過焊(han)(han)(han)后(hou)回火(huo)工藝(yi)來改進(jin)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)鋼和(he)超高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)阻(zu)(zu)(zu)點(dian)焊(han)(han)(han)性能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法；日本學(xue)者(zhe)Sakuma,Yasuharu還對高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)鍍鋅鋼板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)焊(han)(han)(han)可焊(han)(han)(han)性進(jin)行了(le)(le)(le)研究(jiu)(jiu)。

3 鍍鋅鋼板的電阻點焊研究

為了提高(gao)產(chan)品的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性能(neng)(neng)，在汽車、家電等行(xing)業越(yue)(yue)來越(yue)(yue)廣(guang)泛地使用各種類型的(de)(de)鍍(du)(du)(du)(du)鋅(xin)(xin)鋼板(ban)，根據鍍(du)(du)(du)(du)鋅(xin)(xin)工(gong)藝、鍍(du)(du)(du)(du)鋅(xin)(xin)成分(fen)等不(bu)(bu)同，鍍(du)(du)(du)(du)鋅(xin)(xin)鋼板(ban)分(fen)為：電鍍(du)(du)(du)(du)鋅(xin)(xin)板(ban)、熱鍍(du)(du)(du)(du)鋅(xin)(xin)板(ban)、Zn-Ni合金鍍(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)板(ban)、Zn-Fe合金鍍(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)板(ban)等。由于鍍(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)金屬(shu)的(de)(de)物理(li)性能(neng)(neng)與(yu)導(dao)電性能(neng)(neng)不(bu)(bu)同于低碳鋼，所以(yi)鍍(du)(du)(du)(du)鋅(xin)(xin)鋼板(ban)的(de)(de)電阻點焊(han)性能(neng)(neng)與(yu)未鍍(du)(du)(du)(du)鋅(xin)(xin)的(de)(de)同種鋼板(ban)有(you)較(jiao)大的(de)(de)不(bu)(bu)同，且從其(qi)使用性能(neng)(neng)考慮，對接頭質(zhi)量(liang)要求更高(gao)，即點焊(han)時(shi)既要保證產(chan)生足夠強度的(de)(de)接頭，還應合理(li)地保護(hu)鍍(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)。

由(you)于鍍鋅(xin)鋼(gang)板在(zai)其(qi)點焊焊接(jie)性(xing)(xing)上存(cun)在(zai)一定的(de)(de)難點，這些年來各國焊接(jie)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)者就鍍鋅(xin)鋼(gang)板的(de)(de)焊接(jie)性(xing)(xing)方面圍繞著焊接(jie)工(gong)(gong)藝規范、焊接(jie)過(guo)程的(de)(de)數(shu)值模(mo)擬、電極壽命(ming)等問題作(zuo)(zuo)了大(da)量的(de)(de)研究(jiu)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)。

目前，國際(ji)上對鍍鋅(xin)(xin)鋼板(ban)的(de)焊(han)接(jie)工(gong)藝研(yan)究(jiu)(jiu)基(ji)本成熟，進一步研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)熱點(dian)主要集中在(zai)如何提(ti)高(gao)鍍鋅(xin)(xin)鋼板(ban)點(dian)焊(han)電(dian)(dian)極壽命(ming)，例(li)如采用彌(mi)散(san)強(qiang)化(hua)銅合(he)金或通過對電(dian)(dian)極的(de)低溫處理等(deng)措施(shi)提(ti)高(gao)電(dian)(dian)極的(de)使(shi)用壽命(ming)。

電阻焊質量監控方法研究

由于電阻焊(han)(han)工(gong)(gong)藝運用的廣泛性(xing)、重要(yao)性(xing)和具有代表性(xing)，保證焊(han)(han)接質(zhi)(zhi)量已成(cheng)(cheng)為電阻焊(han)(han)研(yan)究(jiu)(jiu)的主要(yao)目(mu)標，點焊(han)(han)質(zhi)(zhi)量控(kong)制(zhi)始(shi)終是(shi)國內外(wai)焊(han)(han)接界學者致力研(yan)究(jiu)(jiu)的重要(yao)課題(ti)之(zhi)一。例如：日(ri)本焊(han)(han)接協會專門(men)成(cheng)(cheng)立(li)了點焊(han)(han)質(zhi)(zhi)量監(jian)控(kong)及(ji)檢測研(yan)究(jiu)(jiu)小組，美(mei)國也為解(jie)決汽車工(gong)(gong)業中(zhong)的電阻點焊(han)(han)開(kai)展了2mm研(yan)究(jiu)(jiu)工(gong)(gong)程(cheng)。目(mu)前(qian)，焊(han)(han)接工(gong)(gong)藝控(kong)制(zhi)工(gong)(gong)程(cheng)師面臨的一個(ge)主要(yao)問題(ti)是(shi)探索(suo)出一種(zhong)可(ke)靠、低(di)成(cheng)(cheng)本、非破壞性(xing)的技(ji)術，用以區分(fen)焊(han)(han)點的質(zhi)(zhi)量和實時預測焊(han)(han)點強(qiang)度。

近年來，電阻焊的質量監控方面(mian)的研究一(yi)直保持上升趨勢，而且其手段(duan)和方法日趨先進，主(zhu)要集中在以下(xia)幾方面(mian)

1?點焊焊過程直接變量的實時監控

美國(guo)密(mi)西根大學的Cho,Y用高速(su)數(shu)字攝象機(ji)實(shi)時監測熔核形成過程，研究電阻點焊熔核形成機(ji)理以及(ji)它對焊接過程參數(shu)的影響(xiang)。

2?點焊過程間接電參數的實時檢測?

美國學(xue)者(zhe)Matsuyama,K提出了(le)一種基(ji)于能量(liang)平(ping)衡積(ji)分(fen)形式的(de)新的(de)監控(kong)運算(suan)法(fa)(fa)(fa)則，該系統通(tong)過獲取焊(han)(han)接(jie)電(dian)壓、電(dian)流和(he)(he)總(zong)板厚(hou)，計算(suan)焊(han)(han)接(jie)時的(de)平(ping)均溫度(du)，從而預測焊(han)(han)點(dian)(dian)直(zhi)徑和(he)(he)飛濺情況，是(shi)(shi)一種低成本(ben)的(de)點(dian)(dian)焊(han)(han)實時監控(kong)方法(fa)(fa)(fa)；? Jou,Min等(deng)學(xue)者(zhe)探索了(le)通(tong)過改(gai)變輸出信(xin)號的(de)控(kong)制(zhi)參數，保證焊(han)(han)點(dian)(dian)強度(du)和(he)(he)質(zhi)量(liang)的(de)監控(kong)方法(fa)(fa)(fa)，其研究方法(fa)(fa)(fa)是(shi)(shi)創建一個與(yu)焊(han)(han)點(dian)(dian)質(zhi)量(liang)有關的(de)過程輸出與(yu)過程輸入變量(liang)間的(de)關系，且輸入參量(liang)選擇直(zhi)接(jie)影(ying)響焊(han)(han)點(dian)(dian)尺寸和(he)(he)強度(du)的(de)熱輸入百分(fen)比，輸出選擇電(dian)極位移，它能精(jing)確反(fan)映(ying)熔核的(de)生長(chang)和(he)(he)變形，這(zhe)種監控(kong)方法(fa)(fa)(fa)在汽車鋼(gang)板點(dian)(dian)焊(han)(han)中得到應用。

近(jin)年(nian)中(zhong)有(you)不(bu)少(shao)學者(zhe)從(cong)事了(le)用動態(tai)電阻(zu)(zu)(zu)(zu)法監控焊(han)(han)點質量的(de)(de)(de)研究，例如美(mei)國Fanuc Robotics公司(si)的(de)(de)(de)學者(zhe)Garza,? Frank等(deng)(deng)通過對動態(tai)電阻(zu)(zu)(zu)(zu)的(de)(de)(de)預(yu)測(ce)、分析和分類，并在(zai)(zai)實(shi)際中(zhong)應用證明這種方(fang)法對于檢測(ce)不(bu)良焊(han)(han)點是有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)；中(zhong)國學者(zhe)Wang,S.C.等(deng)(deng)在(zai)(zai)研究中(zhong)，動態(tai)電阻(zu)(zu)(zu)(zu)通過焊(han)(han)接(jie)區的(de)(de)(de)溫度(du)總量獲(huo)得，此溫度(du)與焊(han)(han)接(jie)區工(gong)件(jian)電阻(zu)(zu)(zu)(zu)、工(gong)件(jian)與電極、工(gong)件(jian)與工(gong)件(jian)間(jian)的(de)(de)(de)電阻(zu)(zu)(zu)(zu)有(you)關，測(ce)得的(de)(de)(de)動態(tai)電阻(zu)(zu)(zu)(zu)曲線可以分為(wei)四(si)個(ge)階(jie)段(duan)：1）隨著(zhu)接(jie)觸電阻(zu)(zu)(zu)(zu)的(de)(de)(de)下降而迅速下降；2）主要取決(jue)于工(gong)件(jian)的(de)(de)(de)體(ti)積(ji)電阻(zu)(zu)(zu)(zu)的(de)(de)(de)增大，動態(tai)電阻(zu)(zu)(zu)(zu)也(ye)相應增加；3）工(gong)件(jian)體(ti)積(ji)電阻(zu)(zu)(zu)(zu)增大，但(dan)接(jie)觸電阻(zu)(zu)(zu)(zu)減小(xiao)，從(cong)而動態(tai)電阻(zu)(zu)(zu)(zu)也(ye)增加；4）由于接(jie)觸表面的(de)(de)(de)熔核形成使動態(tai)電阻(zu)(zu)(zu)(zu)變(bian)小(xiao)。試(shi)驗發現，焊(han)(han)接(jie)熔核在(zai)(zai)第三(san)、第四(si)階(jie)段(duan)形成；美(mei)國密(mi)西根大學的(de)(de)(de)Cho,Y采(cai)用通過測(ce)量初級回路的(de)(de)(de)瞬時電流和電壓，用回歸分析確定這些(xie)因素(su)與焊(han)(han)接(jie)質量間(jian)的(de)(de)(de)關系，克服了(le)傳統的(de)(de)(de)測(ce)二次回路動態(tai)電阻(zu)(zu)(zu)(zu)方(fang)法在(zai)(zai)實(shi)時監測(ce)中(zhong)存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)問題。

3?點焊焊過程間接力參數的實時監控?

華沙大(da)學(xue)的(de)(de)Senkara,J建立了點(dian)(dian)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)頭(tou)的(de)(de)飛(fei)濺預測模型(xing)(xing)，此模型(xing)(xing)是基于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)中(zhong)的(de)(de)力學(xue)和冶金過程(cheng)(cheng)的(de)(de)互相作用考慮的(de)(de)。用模型(xing)(xing)計(ji)算出點(dian)(dian)焊(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi)的(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)力和液態熔核力，當后者(zhe)大(da)于(yu)前(qian)者(zhe)時(shi)(shi)發生飛(fei)濺，并(bing)對該模型(xing)(xing)進行了實驗驗證(zheng)，效果(guo)很(hen)好，該模型(xing)(xing)可以用來指導電(dian)(dian)極(ji)壓力的(de)(de)選擇；美國學(xue)者(zhe)Tang,H研(yan)究了焊(han)(han)(han)(han)(han)機(ji)(ji)的(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)特性(xing)對電(dian)(dian)阻(zu)點(dian)(dian)焊(han)(han)(han)(han)(han)工藝及(ji)焊(han)(han)(han)(han)(han)點(dian)(dian)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)的(de)(de)影響，研(yan)究表面：焊(han)(han)(han)(han)(han)機(ji)(ji)的(de)(de)剛性(xing)和摩(mo)擦對焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)過程(cheng)(cheng)和焊(han)(han)(han)(han)(han)點(dian)(dian)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)有(you)(you)較大(da)影響，而運動慣量(liang)對焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)過程(cheng)(cheng)及(ji)焊(han)(han)(han)(han)(han)點(dian)(dian)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)不產(chan)生大(da)的(de)(de)影響；丹(dan)麥學(xue)者(zhe)Wu,Pei認(ren)為：電(dian)(dian)阻(zu)焊(han)(han)(han)(han)(han)機(ji)(ji)機(ji)(ji)械(xie)動態反映對焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)及(ji)電(dian)(dian)極(ji)壽命有(you)(you)很(hen)大(da)的(de)(de)影響，因(yin)此在焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)生產(chan)及(ji)模擬時(shi)(shi)必須考慮，由于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)機(ji)(ji)機(ji)(ji)械(xie)結構的(de)(de)復(fu)雜(za)性(xing)，模擬方(fang)程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)(de)一些(xie)相關系數很(hen)難得到，該學(xue)者(zhe)通(tong)過試驗及(ji)MATLAB計(ji)算求得了這些(xie)參數。

4?焊點質量的神經網絡預測

美國(guo)密西根大(da)學的(de)Cho,Yongjoon等(deng)學者，在用動態電阻(zu)法(fa)評估點焊(han)質(zhi)量的(de)系統中，結(jie)(jie)合(he)Hopfield神(shen)經網(wang)絡(luo)理論對焊(han)點質(zhi)量進行預測(ce)(ce)，其結(jie)(jie)果與實焊(han)試樣得(de)到的(de)拉剪強度有很好的(de)一(yi)致性；Podrzaj,? Primoz等(deng)學者采用LVQ(A? linear? vector? quantization)神(shen)經網(wang)絡(luo)方法(fa)檢測(ce)(ce)不同材料(liao)的(de)點焊(han)飛濺，結(jie)(jie)果表明：電極(ji)力信號是飛濺產生的(de)最重要的(de)標(biao)志。