劉倩雯，張南峰，阮潔珊，葉廣文，張艷喜，高向東

電阻點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀

劉倩雯1，張南峰2，阮潔珊2，葉廣文1，張艷喜1，高向東1

（1.廣東工業(yè)大學(xué) 廣東省焊接工程技術(shù)研究中心，廣州 510006；2.黃埔海關(guān)技術(shù)中心，廣東 東莞 523076）

電阻點(diǎn)焊過(guò)程由于受到各種因素的影響，熔核區(qū)域容易出現(xiàn)裂紋、縮孔、未熔合等缺陷，焊點(diǎn)質(zhì)量直接影響焊接部件的使用壽命，因此對(duì)焊點(diǎn)的缺陷檢測(cè)與質(zhì)量評(píng)定非常重要。對(duì)電阻點(diǎn)焊原理進(jìn)行概述，總結(jié)了電阻點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)最新研究成果及應(yīng)用，分析了焊接過(guò)程參數(shù)監(jiān)控方法、焊后無(wú)損檢測(cè)方法的檢測(cè)機(jī)理、質(zhì)量評(píng)定方法及其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)電阻點(diǎn)焊無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。有機(jī)結(jié)合現(xiàn)有無(wú)損檢測(cè)方法，運(yùn)用信號(hào)處理、人工智能、模式識(shí)別等技術(shù)，提高檢測(cè)的便捷性、高效性和智能性，是未來(lái)電阻點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)研究的重點(diǎn)。

電阻點(diǎn)焊；無(wú)損檢測(cè)；焊接質(zhì)量；研究現(xiàn)狀

電阻點(diǎn)焊是以焦耳定律為理論基礎(chǔ)的一種連接方法，在通過(guò)變壓器解決電阻點(diǎn)焊電源問(wèn)題后，世界上第1臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)隨之誕生[1-2]。電阻點(diǎn)焊具有操作簡(jiǎn)便、效率高、成本低、適合大批量自動(dòng)化生產(chǎn)、節(jié)約材料、成品整體性好、工作環(huán)境較好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、航天航空、家電等制造領(lǐng)域。電阻點(diǎn)焊原理和點(diǎn)焊的基本焊接循環(huán)如圖1所示，點(diǎn)焊機(jī)通過(guò)施加一定的壓力，將焊件壓緊于上下電極之間，利用電流通過(guò)焊件時(shí)產(chǎn)生的電阻熱將局部金屬熔化，從而使焊件實(shí)現(xiàn)連接[3]。電阻點(diǎn)焊過(guò)程由預(yù)壓階段、加熱階段、壓力維持和壓力休止4個(gè)基本階段組成[4-5]。

圖1 電阻點(diǎn)焊原理

為防止腐蝕，通常在薄鋼板表面鍍鋅，電阻點(diǎn)焊發(fā)生在電極和材料之間的界面接觸電阻處，在焊接過(guò)程中，鍍鋅層先于鋼材熔化，液態(tài)鋅與熱影響區(qū)相互作用，可能會(huì)滲入鋼板的晶界，導(dǎo)致其延展性降低，焊點(diǎn)容易產(chǎn)生裂紋。由于受到各種因素的影響，在電阻點(diǎn)焊過(guò)程中熔核區(qū)域還容易出現(xiàn)縮孔、未熔合等缺陷，電阻點(diǎn)焊質(zhì)量會(huì)直接影響焊接部件的使用壽命，因此對(duì)焊接部件的檢測(cè)與質(zhì)量評(píng)定非常重要。常規(guī)的外觀檢測(cè)難以滿足需求，而破壞性試驗(yàn)又會(huì)浪費(fèi)大量成本，且無(wú)法杜絕不良品流入市場(chǎng)，提高電阻點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)精度和效率是工業(yè)生產(chǎn)的迫切需求。

基于企業(yè)對(duì)更高質(zhì)量產(chǎn)出和產(chǎn)品可追溯性的需求，電阻點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)得到了快速發(fā)展，目前多種無(wú)損檢測(cè)方法應(yīng)用在電阻點(diǎn)焊檢測(cè)中，常見(jiàn)的檢測(cè)方法主要有焊接參數(shù)監(jiān)測(cè)法、超聲波檢測(cè)法、紅外檢測(cè)法、X射線檢測(cè)法、渦流檢測(cè)法、磁光成像檢測(cè)法。

1 焊接參數(shù)監(jiān)測(cè)法

電阻點(diǎn)焊依靠熔核實(shí)現(xiàn)金屬連接，一般情況下，熔核尺寸越大，焊點(diǎn)強(qiáng)度越高[6]。焊接參數(shù)監(jiān)測(cè)法采用專用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制焊接過(guò)程中的參數(shù)，如焊接電流[7]、焊接電壓[8]等，通過(guò)建立焊接參數(shù)與熔核尺寸、缺陷分布的關(guān)系來(lái)評(píng)估焊點(diǎn)質(zhì)量。

1.1 基于焊接電流的點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)測(cè)

焊接電流信號(hào)波形能有效反映焊接強(qiáng)度，焊接電流峰值越大，焊接強(qiáng)度越高[9]。過(guò)小的焊接電流無(wú)法得到合格的熔核直徑，過(guò)大又會(huì)產(chǎn)生大量噴濺甚至導(dǎo)致電極黏附[10]?；诤附与娏骱腿酆酥睆降年P(guān)聯(lián)建立一個(gè)模糊控制器，可以估算熔核直徑，間接評(píng)估焊接質(zhì)量[11]。

由于受到許多非線性因素的影響，電阻點(diǎn)焊過(guò)程難以控制。恒流控制是一種簡(jiǎn)單、易于監(jiān)測(cè)的方法，采用恒熱量輸出的控制方式，焊前檢測(cè)網(wǎng)壓有效值，對(duì)網(wǎng)壓波動(dòng)和負(fù)載功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，可以得到恒流輸出[12]。對(duì)焊接電流的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行閉環(huán)控制，能進(jìn)一步提高電阻點(diǎn)焊工藝的穩(wěn)定性[13]。

1.2 基于焊接電壓的點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)測(cè)

電壓信號(hào)可通過(guò)連接上、下電極間的導(dǎo)線直接測(cè)量得到[14]，一般為避免點(diǎn)焊過(guò)程中電磁信號(hào)干擾，均采用屏蔽雙絞線的方法。電極電壓的變化與熔核形成過(guò)程、焊點(diǎn)強(qiáng)度關(guān)聯(lián)密切，在電阻點(diǎn)焊過(guò)程中，由于被焊材料會(huì)經(jīng)過(guò)熱膨脹、屈服、熔化、冷卻和凝固的過(guò)程，其導(dǎo)電率和回路阻抗不斷變化，兩電極間電壓隨之變化[15]。如圖2所示，電壓曲線可分為4個(gè)階段：第1階段電壓快速增加，第2階段電壓持續(xù)上升，第3階段電極電壓緩慢下降，第4階段電極電壓顯著降低[16]。電極電壓曲線特征（拐點(diǎn)和峰值之間的時(shí)間差、振幅差、曲線的下降率、焊接熱輸入）能有效評(píng)價(jià)焊接質(zhì)量，利用特征工程挖掘有效電壓信號(hào)特征并輸入到廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)熔核直徑的預(yù)測(cè)[15-16]。

圖2 典型的電極電壓曲線[16]

1.3 基于動(dòng)態(tài)電阻的點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)測(cè)

動(dòng)態(tài)電阻是指在點(diǎn)焊過(guò)程中上下電極之間等效電阻的變化，即不斷進(jìn)行電、熱、力交互作用而引起焊接區(qū)電阻的變化[17]，它可通過(guò)測(cè)量上下電極的瞬間電壓和流經(jīng)電極的二次電流來(lái)計(jì)算獲得[18]。由于電流計(jì)不能直接測(cè)量焊接電流，一般使用環(huán)繞電路的羅氏線圈獲得焊接電流[19]。監(jiān)測(cè)焊接機(jī)主回路中的過(guò)程變量也能獲得電極間動(dòng)態(tài)電阻的變化，這種方法無(wú)需在二次電路中安裝額外的監(jiān)測(cè)裝置[20]。

典型低碳鋼動(dòng)態(tài)電阻曲線見(jiàn)圖3，可以看出，電阻點(diǎn)焊過(guò)程可分為3個(gè)階段：第1個(gè)階段由于接觸面積快速增加，動(dòng)態(tài)電阻明顯下降；第2階段焊件局部熔化，熔核形成，在熔核形成過(guò)程中由于提高體電阻率的影響大于接觸面積減小的影響，動(dòng)態(tài)電阻呈上升趨勢(shì)；第3階段達(dá)到峰值后，動(dòng)態(tài)電阻隨著熔核直徑增大而逐漸減小[21]。有研究學(xué)者根據(jù)鎳板焊點(diǎn)掃描電子顯微鏡圖像，將動(dòng)態(tài)電阻曲線分為6個(gè)階段：表面加熱、粗糙面軟化、金屬固相升溫、表面部分金屬熔化、熔核生長(zhǎng)和飛濺[22]，研究表明，動(dòng)態(tài)電阻曲線出現(xiàn)的第2個(gè)峰值（表明熔核的形成）可作為質(zhì)量控制的輸入變量。

圖3 典型動(dòng)態(tài)電阻曲線示意圖[21]

電阻點(diǎn)焊過(guò)程中，在邊緣焊接、裝配不良以及軸向不對(duì)中的情況下容易發(fā)生飛濺[23]，在飛濺發(fā)生時(shí)電阻信號(hào)會(huì)突然下降，利用動(dòng)態(tài)電阻曲線的爬升時(shí)間、下降幅度、收尾值等特征可有效識(shí)別電阻點(diǎn)焊缺陷（未熔合、飛濺）[24]，如圖4所示。

圖4 熱沖壓高強(qiáng)鋼的電阻點(diǎn)焊動(dòng)態(tài)電阻曲線[24]

1.4 基于動(dòng)態(tài)壓力的點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)測(cè)

監(jiān)控電極壓力是探測(cè)焊接區(qū)金屬飛濺最有效方法之一[25]。一般來(lái)說(shuō)，壓力傳感器安裝在固定電極下方，可在整個(gè)焊接過(guò)程中直接監(jiān)測(cè)電極力的動(dòng)態(tài)變化。發(fā)生飛濺時(shí)電極力會(huì)出現(xiàn)驟降后驟升的情況，這是因?yàn)榘l(fā)生飛濺時(shí)兩電極間突然失去接觸，但由于兩電極很快再次接觸從而形成沖擊振動(dòng)，隨后逐漸恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)[26]。

在發(fā)生飛濺時(shí)，電極壓力信號(hào)會(huì)出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，其對(duì)應(yīng)的頻譜出現(xiàn)高頻特征，通過(guò)小波分解，可提取壓力信號(hào)的4個(gè)特征（通電階段壓力信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差、小波分解目標(biāo)層的峰–峰值、細(xì)節(jié)信號(hào)能量比的最高值、其所在層數(shù)）作為識(shí)別飛濺的特征指標(biāo)[27]，如圖5所示。

1.5 基于電極位移的點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)測(cè)

電阻點(diǎn)焊過(guò)程中，焊接區(qū)金屬經(jīng)歷了復(fù)雜的變化過(guò)程，電極位移隨之不斷變化，該變化與熔核狀態(tài)具有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系[28]。電極位移曲線可分為4個(gè)階段，包括初始急劇下降階段、增加階段、衰減階段和穩(wěn)定階段[29]。如圖6所示，在加熱、壓力維持階段的位移變化與熱膨脹、熱收縮有關(guān)，兩電極在這2個(gè)階段的相對(duì)位移變化被稱為“熱膨脹電極位移”[30]。

熱膨脹電極位移能探測(cè)焊接區(qū)產(chǎn)生的金屬飛濺，當(dāng)發(fā)生飛濺時(shí)，焊接電壓和焊接電流信號(hào)曲線無(wú)明顯變化，而電極位移曲線會(huì)出現(xiàn)明顯突變[31]。采用非接觸式激光位移傳感器對(duì)電極位移進(jìn)行實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，在保證焊點(diǎn)拉剪強(qiáng)度的同時(shí)能夠有效抑制飛濺[32]。文獻(xiàn)[33]提出一種將電極位移曲線轉(zhuǎn)化為二值圖像的方法，將圖像特征輸入到概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠識(shí)別出飛濺、電流分流、邊緣距離小等缺陷，該分類器在小樣本條件下有著很高的精度和實(shí)用性。此外，電極位移信號(hào)還能用于點(diǎn)焊過(guò)程的故障診斷，對(duì)電極軸向錯(cuò)位、工件表面未處理、工件翹曲、工件導(dǎo)電不良等故障狀態(tài)能進(jìn)行有效表征[34]。

圖5 鋁合金電阻點(diǎn)焊壓力信號(hào)[27]

圖6 點(diǎn)焊電極熱膨脹位移的物理過(guò)程

2 超聲波檢測(cè)法

超聲波在介質(zhì)內(nèi)傳播出現(xiàn)的反射、折射、衰減等會(huì)使能量發(fā)生變化，這種變化是分析判別被檢物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征和物理性能的依據(jù)。由于焊件缺陷區(qū)域與焊件材料本身的結(jié)構(gòu)特征、聲學(xué)物理性能存在差異，通過(guò)超聲波檢測(cè)可以檢測(cè)焊件內(nèi)部缺陷[35-37]，目前該方法是電阻點(diǎn)焊無(wú)損檢測(cè)中應(yīng)用最為廣泛的一種。

在超聲檢測(cè)中，有A、B、C掃描3種檢測(cè)模式，其中A掃描顯示的是某一點(diǎn)反射波的強(qiáng)度信號(hào)，B掃描顯示的是縱向截面的反射波信號(hào)，C掃描顯示的是缺陷水平投影圖像[36]，如圖7所示。

超聲波A掃描信號(hào)的時(shí)域和頻域特征可用于識(shí)別合格焊點(diǎn)、脫焊、熔核過(guò)小、氣孔、壓痕過(guò)深5種情況。正常焊點(diǎn)超聲回波信號(hào)波峰幅值緩慢衰減，雜波較少，波峰平均間隔與板厚相符。在脫焊的情況下，由于一部分聲波從上層鋼板下表面反射回來(lái)，波峰平均間隔減小一半。對(duì)于氣孔和熔核過(guò)小的情況，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜不均勻，信號(hào)出現(xiàn)高幅小回波和大量雜波。在壓痕過(guò)深情況下，信號(hào)同樣出現(xiàn)很多雜波，但信號(hào)衰減系數(shù)正常，由于焊點(diǎn)位置板厚減小，波峰平均間隔減小[38-39]。超聲響應(yīng)可以定量評(píng)價(jià)電阻點(diǎn)焊熔核的形狀和尺寸，通過(guò)增加頻率能提高檢測(cè)靈敏度[40]。

圖7 超聲波掃描方式[36]

超聲A掃描技術(shù)是超聲檢測(cè)的基礎(chǔ)，具有經(jīng)濟(jì)、高效的優(yōu)點(diǎn)，但檢測(cè)結(jié)果不直觀，對(duì)操作人員要求較高，比較依賴經(jīng)驗(yàn)。文獻(xiàn)[41]通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真相結(jié)合，研究了孔隙率、裂紋深度、裂紋長(zhǎng)度、裂紋直徑對(duì)回波信號(hào)的影響，這類仿真有助于理解超聲波檢測(cè)的工作機(jī)理，能為實(shí)際檢測(cè)提供理論指導(dǎo)。文獻(xiàn)[42]將超聲信號(hào)的波峰數(shù)量以及波峰的幅值差輸入到BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)預(yù)測(cè)拉伸強(qiáng)度和疲勞壽命，此類研究將人工智能技術(shù)運(yùn)用到超聲波檢測(cè)中，能輔助檢測(cè)操作員對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行判斷，有助于提高檢測(cè)精度和效率。

C掃描圖像能直觀地觀察并測(cè)量焊核直徑以及焊核內(nèi)部缺陷尺寸、位置和類型，如圖8所示[42]。當(dāng)缺陷長(zhǎng)度低于探頭檢測(cè)精度時(shí)，C掃描無(wú)法檢測(cè)到該缺陷。利用C掃描圖像檢測(cè)焊點(diǎn)內(nèi)部形貌特征[43]，再通過(guò)A掃描信號(hào)對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行深度檢測(cè)，2種掃描方法結(jié)合可使缺陷檢測(cè)事半功倍。C掃描圖像還可以檢測(cè)點(diǎn)焊凹坑坡度，掃描圖像中白色區(qū)域越大，則表明熔核凹痕斜坡越長(zhǎng)，凹痕越深[44]。

圖8 焊核內(nèi)部缺陷的截面金相圖和C掃描圖[44]

3 紅外檢測(cè)法

紅外熱成像是對(duì)被測(cè)表面的溫度場(chǎng)進(jìn)行非接觸測(cè)量和分析[45]。根據(jù)高于絕對(duì)零度的物體均會(huì)發(fā)射紅外輻射的原理，通過(guò)光學(xué)手段采集視場(chǎng)中物體所發(fā)射的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后得到視場(chǎng)中各點(diǎn)的溫度值，最終以偽彩色圖像顯示視場(chǎng)區(qū)域的溫度分布[46]。

由于紅外檢測(cè)易受環(huán)境干擾，所以在利用紅外熱成像測(cè)量熔核尺寸和厚度時(shí)，可根據(jù)相對(duì)紅外強(qiáng)度的變化來(lái)減少表面反射和環(huán)境干擾的影響，后處理檢測(cè)采用專用感應(yīng)加熱器代替閃光燈可使信噪比提高數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)[47-48]。

在設(shè)定延遲時(shí)間后，根據(jù)熱像儀測(cè)得的溫度直方圖對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行分組，高質(zhì)量焊點(diǎn)的溫度值比低質(zhì)量焊點(diǎn)的溫度值高。電極的清潔度和平整度對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量有很大的影響，紅外熱成像還可檢測(cè)電極磨損和損壞情況[49]。雖然該技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)缺陷的存在，但是很難確認(rèn)缺陷的類型以及位置。因此在大量焊點(diǎn)檢測(cè)中，先通過(guò)紅外檢測(cè)及時(shí)定位可能存在缺陷的焊點(diǎn)后，再采用超聲波檢測(cè)或其他無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)一步檢測(cè)以獲得缺陷尺寸、類型和位置等信息，可以大大提高檢測(cè)效率。

通過(guò)對(duì)比紅外熱成像、超聲紅外熱成像和鎖相紅外熱成像獲取的電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)圖像（見(jiàn)圖9），可以看出鎖相紅外熱成像能得到更好的圖像質(zhì)量[50]。使用高幀頻紅外熱像儀采集微型電阻點(diǎn)焊的紅外熱圖像，焊點(diǎn)位置溫度下降速度越快，焊點(diǎn)圖像輪廓越清晰，則微型電阻點(diǎn)焊接頭的結(jié)合狀態(tài)越好[51]。

圖9 焊點(diǎn)外觀以及3種紅外熱成像圖像[48]

4 X射線檢測(cè)法

當(dāng)強(qiáng)度均勻的射線束透照被檢物體時(shí)，物體局部結(jié)構(gòu)或成分的差異將會(huì)影響物體對(duì)射線的衰減特性，使不同部位的透射射線強(qiáng)度出現(xiàn)差異，采用檢測(cè)器對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)就可以判斷物體內(nèi)部的缺陷和物質(zhì)分布。X射線檢測(cè)目前主要應(yīng)用于工件內(nèi)部形狀缺陷檢測(cè)，能得到缺陷處的直觀圖像，還可以測(cè)量缺陷的幾何參數(shù)[52-53]。利用X射線檢測(cè)可以直觀地判斷熔核形狀、尺寸[54]，文獻(xiàn)[55]用X射線測(cè)量焊點(diǎn)直徑，用于校準(zhǔn)熱成像測(cè)量結(jié)果。X射線檢測(cè)對(duì)氣孔等體積型缺陷的檢出率比較高，但對(duì)裂紋等面積型缺陷的檢出率較低，而且對(duì)微小缺陷不靈敏。此外，射線照射角度的選取很重要，選取不適當(dāng)時(shí)容易漏檢。

電阻點(diǎn)焊X射線圖像包含大量的缺陷特征信息，通過(guò)圖像處理[56]或人工智能技術(shù)對(duì)點(diǎn)焊缺陷進(jìn)行提取或識(shí)別，或通過(guò)顏色渲染突顯缺陷特征，是該方向的研究熱點(diǎn)。

X射線還可以用于檢測(cè)電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)殘余應(yīng)力分布，當(dāng)焊點(diǎn)存在殘余應(yīng)力時(shí)，晶面間距會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生的衍射峰也將隨之移動(dòng)，衍射線位移能反映應(yīng)力大小。對(duì)于超高強(qiáng)鋼電阻點(diǎn)焊，其殘余應(yīng)力以焊核中心為原點(diǎn)呈對(duì)稱分布趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在熱影響區(qū)處，是引起點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)失效的主要因素[57]。還有學(xué)者研究了不銹鋼電阻點(diǎn)焊熔核的殘余應(yīng)力分布，發(fā)現(xiàn)熔核表面殘余拉應(yīng)力在熔核中心處達(dá)到最大值，并向熔核邊緣方向減小，如圖10所示[58]。

5 渦流檢測(cè)法

渦流檢測(cè)是利用電磁感應(yīng)原理，檢測(cè)工件缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法，適用于導(dǎo)電材料。用激磁線圈使導(dǎo)電工件產(chǎn)生感應(yīng)電流，在工件存在缺陷時(shí)，渦流場(chǎng)的強(qiáng)度和分布會(huì)發(fā)生變化，利用檢測(cè)線圈探測(cè)渦流變化可以獲取缺陷信息。由于渦流具有趨膚效應(yīng)，因此渦流檢測(cè)只能用于檢測(cè)表面和亞表面缺陷[59]。

渦流熱成像技術(shù)結(jié)合了電磁感應(yīng)原理和紅外檢測(cè)技術(shù)，利用感應(yīng)電流使工件產(chǎn)生焦耳熱，通過(guò)紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)表面溫度變化。該檢測(cè)方法快速、直觀且易于部署，可將一些不可見(jiàn)或細(xì)微的裂紋顯示出來(lái)，如圖11所示，結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)，可以增強(qiáng)顯示效果，有助于對(duì)缺陷種類的識(shí)別[60]。

圖10 熔核對(duì)稱中心位置示意圖、兩截面的應(yīng)力測(cè)量圖和統(tǒng)計(jì)分析[58]

圖11 渦流熱成像檢測(cè)結(jié)果[60]

文獻(xiàn)[61]研究發(fā)現(xiàn)，渦流檢測(cè)得到的掃描磁曲線特征能夠估計(jì)熔核的深度輪廓，低頻的掃描磁通量變化與焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度具有良好的相關(guān)性，將渦流檢測(cè)技術(shù)與磁通量滲透技術(shù)相結(jié)合，能對(duì)電阻點(diǎn)焊質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)定。

6 磁光成像檢測(cè)法

磁光成像檢測(cè)法是以法拉第磁致旋光效應(yīng)為理論基礎(chǔ)的一種新型無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。其檢測(cè)原理如圖12所示，當(dāng)LED光源產(chǎn)生的自然光經(jīng)起偏器后得到線偏振光，線偏振光通過(guò)磁光薄膜和反光鏡后，在無(wú)缺陷的強(qiáng)磁場(chǎng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在因缺陷而產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，再經(jīng)過(guò)反光鏡反射后通過(guò)磁光薄膜，包含缺陷信息的線偏振光經(jīng)檢偏器檢偏后被CMOS相機(jī)接收，形成缺陷的磁光圖像[62-63]。該方法實(shí)際就是通過(guò)施加磁場(chǎng)將電阻焊點(diǎn)缺陷的磁場(chǎng)分布信息轉(zhuǎn)化為光強(qiáng)信息，并將光強(qiáng)信息形成直觀的焊接缺陷圖像。

圖12 磁光成像檢測(cè)原理[62]

目前磁光檢測(cè)的勵(lì)磁方式主要有直流勵(lì)磁、交流勵(lì)磁、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)勵(lì)磁。直流勵(lì)磁就是向勵(lì)磁線圈通入直流電后產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，該方法比較簡(jiǎn)便，但是恒定磁場(chǎng)存在易飽和的問(wèn)題，容易丟失缺陷信息。交流激勵(lì)是向勵(lì)磁線圈通入交流電，從而產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，該方法雖然彌補(bǔ)了恒定磁場(chǎng)易飽和的不足，但仍然是單一方向磁場(chǎng)，難以檢測(cè)多方向缺陷。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是由2個(gè)正交的交變磁場(chǎng)疊加而成，兩者相位差為π/2，該勵(lì)磁方式可實(shí)現(xiàn)多方向的缺陷檢測(cè)[64-66]。

磁光成像檢測(cè)法最早應(yīng)用于飛機(jī)鉚釘缺陷的檢測(cè)中，目前在焊縫缺陷檢測(cè)中已有大量研究，其中在鋁材和導(dǎo)磁性材料中的研究較多。焊接缺陷磁光圖像如圖13所示，該方法能夠以圖像的形式直接展現(xiàn)焊點(diǎn)缺陷形態(tài)，具有無(wú)輻射、直觀、操作簡(jiǎn)便和實(shí)時(shí)成像等優(yōu)點(diǎn)[67-68]。

7 總結(jié)與展望

電阻點(diǎn)焊具有效率高、成本低、自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)，在制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用中，待檢測(cè)焊點(diǎn)的數(shù)量龐大，檢測(cè)的便捷性和高效性是企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。因此電阻點(diǎn)焊無(wú)損檢測(cè)除了需要提高準(zhǔn)確度，還需要考慮檢測(cè)效率和成本。

超聲波檢測(cè)也正是由于其便捷性、效率優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于電阻點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)中，但該方法對(duì)耦合劑依賴度大，且對(duì)操作人員要求較高。焊接參數(shù)監(jiān)測(cè)法可以在焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)，但難以直接反映熔核信息。紅外檢測(cè)速度快且易于部署，但是易受環(huán)境干擾，而且難以確定缺陷類型和位置。X射線檢測(cè)對(duì)大多數(shù)的材料都適用，但其設(shè)備成本較高且對(duì)微小缺陷檢測(cè)不靈敏，射線對(duì)人體有害。渦流檢測(cè)對(duì)表面和亞表面的缺陷檢測(cè)靈敏度較高，但難以檢測(cè)內(nèi)部缺陷。磁光檢測(cè)能夠?qū)崟r(shí)成像、操作簡(jiǎn)便、成像直觀，但適用范圍較小。

從目前的研究與發(fā)展來(lái)看，電阻點(diǎn)焊無(wú)損檢測(cè)技術(shù)未來(lái)會(huì)在以下方面進(jìn)一步探索。

1）優(yōu)化現(xiàn)有缺陷檢測(cè)方法，進(jìn)一步提高新方法如磁光成像檢測(cè)等方法的可靠性和智能性。

2）不同缺陷檢測(cè)方法優(yōu)缺互補(bǔ)，同時(shí)使用多種無(wú)損檢測(cè)方法，對(duì)電阻點(diǎn)焊質(zhì)量進(jìn)行全面綜合的評(píng)定。例如，先通過(guò)紅外檢測(cè)及時(shí)定位可能存在缺陷的焊點(diǎn)后，再采用超聲波檢測(cè)等其他無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)一步檢測(cè)。

3）結(jié)合深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，深入探索電阻點(diǎn)焊過(guò)程的各種干擾因素，快速智能地檢測(cè)和識(shí)別缺陷，建立綠色、適應(yīng)性強(qiáng)的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)模型。

[1] 岑耀東, 陳芙蓉. 電阻縫焊數(shù)值模擬研究進(jìn)展[J]. 焊接學(xué)報(bào), 2016, 37(2): 123-128.

CEN Yao-dong, CHEN Fu-rong. Recent Progress in Numerical Simulation of Resistance Seam Welding[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2016, 37(2): 123-128.

[2] 鄭元亮. 點(diǎn)焊、縫焊和凸焊[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1988: 1-12.

ZHENG Yuan-liang. Spot, Seam and Projection Welding[M]. Beijing: China Machine Press, 1988: 1-12.

[3] 殷蘇民, 劉素霞, 吳國(guó)平. 精密電阻焊技術(shù)在高速堿錳電池負(fù)極釘點(diǎn)焊機(jī)中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2008(7): 90-92.

YIN Su-min, LIU Su-xia, WU Guo-ping. Precision Resistance Welding Technology and Its Application on Current Collector Welding Machine for High-Speed Alkaline Battery[J]. Machinery Design & Manufacture, 2008(7): 90-92.

[4] TANG H, HOU W, HU S J. Forging Force in Resistance Spot Welding[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 2002, 216(7): 957-968.

[5] 李友力. 電阻點(diǎn)焊參數(shù)對(duì)熱成型鋼板焊接質(zhì)量影響[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2016: 1-11.

LI You-li. Influnce of Rasistance Spot Welding Parameters on Welding Quality of Hot-Stamped Steel[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2016: 1-11.

[6] 杜漢斌, 朱強(qiáng), 王武榮, 等. 三層板電阻點(diǎn)焊接頭界面力學(xué)性能[J]. 精密成形工程, 2017, 9(5): 192-197.

DU Han-bin, ZHU Qiang, WANG Wu-rong, et al. Mechanical Properties of Three-Layer Resistance Spot Welding Joint Interface[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2017, 9(5): 192-197.

[7] ASLANLAR S, OGUR A, OZSARAC U, et al. Effect of Welding Current on Mechanical Properties of Galvanized Chromided Steel Sheets in Electrical Resistance Spot Welding[J]. Materials and Design, 2005, 28(1): 2-7.

[8] SALEM M, BROWN L J. Improved Consistency of Resistance Spot Welding with Tip Voltage Control[J]. Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, 2011: 548-551.

[9] PODRZAJ P, POLAJNAR I, DIACI J, et al. Influence of Welding Current Shape on Expulsion and Weld Strength of Resistance Spot Welds[J]. Science and Technology of Welding and Joining, 2006, 11(3): 250-254.

[10] SIFA A, BASKORO A S, SUGENG S, et al. Identification of the Thickness of Nugget on Worksheet Spot Welding Using Non Destructive Test (NDT)-Effect of Pressure[J]. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2018, 306: 012009.

[11] EL-BANNA M, FILEV D, CHINNAM R B. Intelligent Constant Current Control for Resistance Spot Welding[C]// IEEE International Conference on Fuzzy Systems, Vancouver, 2006: 1570-1577.

[12] 隋育松, 徐可君, 江龍平, 等. 一種適用于多波和半波點(diǎn)焊的恒流控制方法[J]. 南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 33(2): 179-182.

SUI Yu-song, XU Ke-jun, JIANG Long-ping, et al. A Method for Constant Current Control Suitable for Multi-Wave and Half-Wave Spot Welding[J]. Journal of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, 2001, 33(2): 179-182.

[13] ZHOU Kang, CAI Li-long. A Nonlinear Current Control Method for Resistance Spot Welding[J]. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics: A Joint Publication of the IEEE Industrial Electronics Society and the ASME Dynamic Systems and Control Division, 2014, 19(2): 559-569.

[14] ZHAO Da-wei, WANG Yuan-xun, SHENG Su-ning, et al. Real Time Monitoring Weld Quality of Small Scale Resistance Spot Welding for Titanium Alloy[J]. Measurement, 2013, 46(6): 1957-1963.

[15] ZHAO Da-wei, WANG Yuan-xun, LIN Zong-guo, et al. Quality Monitoring Research of Small Scale Resistance Spot Welding Based on Voltage Signal[J]. ISIJ International, 2013, 53(2): 240-244.

[16] WAN X, WANG Y, ZHAO D. Quality Evaluation in Small-Scale Resistance Spot Welding by Electrode Voltage Recognition[J]. Science and Technology of Welding and Joining, 2016, 21(5): 358-365.

[17] 劉浩, 劉發(fā)清, 元涵. 動(dòng)態(tài)電阻曲線在電阻點(diǎn)焊參數(shù)調(diào)整中的應(yīng)用[J]. 熱加工工藝, 2018, 47(9): 191-195.

LIU Hao, LIU Fa-qing, YUAN Han. Application of Dynamic Resistance Curve in Adjustment of Resistance Spot Welding Parameters[J]. Hot Working Technology, 2018, 47(9): 191-195.

[18] DICKINSON D W, FRANKLIN J E, STANYA A. Characterization of Spot Welding Behavior by Dynamic Electrical Parameter Monitoring[J]. Welding Journal, 1980, 59(6): 170s-176s.

[19] WAN Xiao-dong, WANG Yuan-xun, ZHAO Da-wei, et al. Weld Quality Monitoring Research in Small Scale Resistance Spot Welding by Dynamic Resistance and Neural Network[J]. Measurement, 2017, 99: 120-127.

[20] CHO Y, RHEE S. New Technology for Measuring Dynamic Resistance and Estimating Strength in Resistance Spot Welding[J]. Measurement Science & Technology, 2000, 11(8): 1173-1178.

[21] XING Bo-bin, XIAO Yi, QIN Q H, et al. Quality Assessment of Resistance Spot Welding Process Based on Dynamic Resistance Signal and Random Forest Based[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2018, 94(1/2/3/4): 327-339.

[22] TAN W, ZHOU Y, KERR H W, et al. A Study of Dynamic Resistance during Small Scale Resistance Spot Welding of Thin Ni Sheets[J]. Journal of Physics D: Applied Physics, 2004, 37(14): 1998-2008.

[23] WEN J, WANG C S, XU G C, et al. Real Time Monitoring Weld Quality of Resistance Spot Welding for Stainless Steel[J]. ISIJ International, 2009, 49(4): 553-556.

[24] 陳樹(shù)君, 郝鍵, 鄔娜. 熱沖壓高強(qiáng)鋼電阻點(diǎn)焊質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)[J]. 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2018, 44(1): 50-55.

CHEN Shu-jun, HAO Jian, WU Na. Quality Evaluation System for Resistance Spot Welding of Hot Stamping High Strength Steel[J]. Journal of Beijing University of Technology, 2018, 44(1): 50-55.

[25] PODRZAJ P, POLAJNAR I, DIACI J, et al. Expulsion Detection System for Resistance Spot Welding Based on a Neural Network[J]. Measurement Science & Technology, 2004, 15(3): 592-598.

[26] 劉桂梅, 韓靖玉, 韓寶生, 等. 電阻點(diǎn)焊動(dòng)態(tài)電極力的測(cè)試[J]. 焊接, 2006(3): 48-50.

LIU Gui-mei, HAN Jing-yu, HAN Bao-sheng, et al. Measurement of Dynamic Electrode Force in Resistance Spot Welding[J]. Welding & Joining, 2006(3): 48-50.

[27] 陳樹(shù)君, 郝鍵, 李方, 等. 鋁合金電阻點(diǎn)焊壓力信號(hào)的動(dòng)態(tài)特征分析[J]. 焊接學(xué)報(bào), 2020, 41(3): 1-6.

CHEN Shu-jun, HAO Jian, LI Fang, et al. Dynamic Characteristics Analysis of Resistance Spot Welding Pressure Signal of Aluminum Alloy[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2020, 41(3): 1-6.

[28] 趙大偉. 鈦合金小尺寸電阻點(diǎn)焊工藝優(yōu)化與質(zhì)量監(jiān)控[D]. 武漢: 華中科技大學(xué), 2014: 2-27.

ZHAO Da-wei. Research on Process Parameters Optimization and Quality Monitoring of Small Scale Resistance Spot Welding for TC2 Titanium Alloy[D]. Wuhan: Huazhong University of Science and Technology, 2014: 2-27.

[29] WANG X F, LI Y B, LI R H, et al. Experimental Study on Electrode Displacement Fluctuation Characteristics during Resistance Spot Welding[J]. Science and Technology of Welding and Joining, 2011, 16(2): 140-145.

[30] LI Yong-bing, XU Jun, CHEN Guan-long, et al. Real-Time Measuring System Design and Application of Thermal Expansion Displacement during Resistance Spot Welding Process[J]. ICMIT 2005: Information Systems and Signal Processing, 2005, 6041: 60411T.

[31] 馬躍洲, 劉建花, 陳劍虹. 基于電極位移信號(hào)的點(diǎn)焊模糊推理系統(tǒng)模型[J]. 蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 32(1): 1-6.

MA Yue-zhou, LIU Jian-hua, CHEN Jian-hong. Fuzzy Inference System Model Based on Electrode Displacement Signals during Resistance Spot Welding[J]. Journal of Lanzhou University of Technology, 2006, 32(1): 1-6.

[32] 曾志, 張延松, 張小云. 基于電極位移的電阻點(diǎn)焊控制器研究[J]. 中國(guó)機(jī)械工程, 2007, 18(15): 1830-1832.

ZENG Zhi, ZHANG Yan-song, ZHANG Xiao-yun. Research on Resistance Spot Welding Controller Based on the Electrode Displacement[J]. China Mechanical Engineering, 2007, 18(15): 1830-1832.

[33] ZHANG H J, WANG F J, GAO W G, et al. Quality Assessment for Resistance Spot Welding Based on Binary Image of Electrode Displacement Signal and Probabilistic Neural Network[J]. Science and Technology of Welding and Joining, 2014, 19(3): 242-249.

[34] 楊乃文, 張鵬賢, 董亞婭, 等. 基于電極位移信號(hào)的點(diǎn)焊過(guò)程故障診斷[J]. 電焊機(jī), 2008, 38(12): 66-69.

YANG Nai-wen, ZHANG Peng-xian, DONG Ya-ya, et al. Fault Diagnosis in the Processing of RSW Based on Electrode Displacement Signals[J]. Electric Welding Machine, 2008, 38(12): 66-69.

[35] MOZURKEWICH G, GHAFFARI B, POTTER T J. Spatially Resolved Ultrasonic Attenuation in Resistance Spot Welds: Implications for Nondestructive Testing[J]. Ultrasonics, 2008, 48(5): 343-350.

[36] 王彬. 車身部件電阻點(diǎn)焊質(zhì)量超聲無(wú)損檢測(cè)研究[D]. 武漢: 武漢理工大學(xué), 2018: 5-16.

WANG Bin. Research on Ultrasonic Nondestructive Testing for Resistance Spot Welding Quality of Auto-Body Parts[D]. Wuhan: Wuhan University of Technology, 2018: 5-16.

[37] MOGHANIZADEH A. Evaluation of the Physical Properties of Spot Welding Using Ultrasonic Testing[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2016, 85(1/2/3/4): 535-545.

[38] 孫靜茹, 李京龍, 豆建新, 等. 鋁合金回填式攪拌摩擦點(diǎn)焊缺陷的超聲檢測(cè)及信號(hào)識(shí)別[J]. 精密成形工程, 2019, 11(6): 65-72.

SUN Jing-ru, LI Jing-long, DOU Jian-xin, et al. Ultrasonic Testing and Signal Identification of the Defects in Aluminium Alloy Refill Friction Stir Spot Welding[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2019, 11(6): 65-72.

[39] 吳剛, 關(guān)山月, 汪小凱, 等. 薄板點(diǎn)焊超聲檢測(cè)信號(hào)特征分析與缺陷識(shí)別[J]. 焊接學(xué)報(bào), 2019, 40(4): 112-118.

WU Gang, GUAN Shan-yue, WANG Xiao-kai, et al. Feature Analysis and Defect Recognition of Ultrasonic Detection Signal for Spot Welding of Sheet[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2019, 40(4): 112-118.

[40] SAFI A M, AKANDA M A S, SADIQUE J, et al. Nondestructive Evaluation of Spot Weld in Stainless Steel Using Ultrasonic Immersion Method[J]. Procedia Engineering, 2014, 90: 110-115.

[41] AMIRI N, FARRAHI G H, KASHYZADEH K R, et al. Applications of Ultrasonic Testing and Machine Learning Methods to Predict the Static & Fatigue Behavior of Spot-Welded Joints[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2020, 52(C): 26-34.

[42] MIRMAHDI E. Numerical and Experimental Modeling of Spot Welding Defects by Ultrasonic Testing on Similar Sheets and Dissimilar Sheets[J]. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2020, 56(8): 620-634.

[43] 孫鑫宇, 曾凱, 何曉聰, 等. 電阻點(diǎn)焊接頭超聲波C掃描檢測(cè)分析[J]. 昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2016, 41(5): 22-26.

SUN Xin-yu, ZENG Kai, HE Xiao-cong, et al. Ultrasonic Imaging Analyses of Resistance Spot Welded Joints of Stainless Steel[J]. Journal of Kunming University of Science and Technology: Natural Science Edition, 2016, 41(5): 22-26.

[44] 陳振華, 史耀武, 趙海燕. 薄鍍鋅鋼板點(diǎn)焊超聲成像分析[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2009, 45(12): 274-278.

CHEN Zhen-hua, SHI Yao-wu, ZHAO Hai-yan. Ultrasonic Imaging Analyses of Spot Welds on Galvanized Steel Sheet[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2009, 45(12): 274-278.

[45] 宋海燕, 陳繼濤, 宋娟, 等. 基于紅外熱成像技術(shù)的激光焊接質(zhì)量在線檢測(cè)[J]. 激光雜志, 2020, 41(8): 45-49.

SONG Hai-yan, CHEN Ji-tao, SONG Juan, et al. On-Line Inspection of Laser Welding Quality Based on Infrared Thermal Imaging Technology[J]. Laser Journal, 2020, 41(8): 45-49.

[46] 張冠華, 黃煒. 紅外熱成像測(cè)溫技術(shù)在金屬機(jī)械加工方面的應(yīng)用[J]. 紅外與激光工程, 2001, 30(1): 74-78.

ZHANG Guan-hua, HUANG Wei. Applications of the Infrared Thermography on the Metal Mechanical Processing[J]. Infrared and Laser Engineering, 2001, 30(1): 74-78.

[47] CHEN Jian, FENG Zhi-li. IR-Based Spot Weld NDT in Automotive Applications[J]. SPIE Conference on Thermosense-Thermal Infrared Applications XXXVII, Baltimore, 2015, 9485: 948513.

[48] CHEN Jian, FENG Zhi-li. Online Resistance Spot Weld NDE Using Infrared Thermography[C]// Conference on Nondestructive Characterization and Monitoring of Advanced Materials, Aerospace, and Civil Infrastructure, Portland, 2017: 101690K.

[49] FOREJTOVá L, ZAVADIL T, KOLA?íK L, et al. Non-Destructive Inspection by Infrared Thermography of Resistance Spot Welds Used in Automotive Industry[J]. Acta Polytechnica, 2019, 59(3): 238-247.

[50] LEE Sang-yun, NAM J, HWANG W, et al. A Study on Integrity Assessment of the Resistance Spot Weld by Infrared Thermography[J]. Procedia Engineering, 2011, 10(C): 1748-1753.

[51] 范秋月, 陳虹微, 金璐, 等. 微型電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的紅外檢測(cè)研究[J]. 電焊機(jī), 2020, 50(12): 96-99.

FAN Qiu-yue, CHEN Hong-wei, JIN Lu, et al. Micro-Resistance Spot Welding Quality Detection Based on Infrared Detection[J]. Electric Welding Machine, 2020, 50(12): 96-99.

[52] 丁衛(wèi)良, 常華峰, 潘龍龍, 等. X射線無(wú)損檢測(cè)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2020(36): 161-162.

DING Wei-liang, CHANG Hua-feng, PAN Long-long, et al. Application and Development Trend of X-Ray Non-Destructive Testing[J]. Technology Innovation and Application, 2020(36): 161-162.

[53] 王永偉, 朱波, 曹偉偉, 等. 碳纖維復(fù)合材料導(dǎo)線X射線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J]. 化學(xué)分析計(jì)量, 2014, 23(5): 72-74.

WANG Yong-wei, ZHU Bo, CAO Wei-wei, et al. Development and Application of Non-Destructive Testing Technology on ACCC[J]. Chemical Analysis and Meterage, 2014, 23(5): 72-74.

[54] 馬芳, 李曉琳, 淡婷, 等. 點(diǎn)焊試樣X(jué)射線底片白斑影像產(chǎn)生機(jī)理分析[J]. 理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè)), 2015, 51(3): 173-176.

MA Fang, LI Xiao-lin, DAN Ting, et al. Mechanism Analysis on Light Spot on X-Ray Film of Spot Welding Specimens[J]. Physical Testing and Chemical Analysis (Part A: Physical Testing), 2015, 51(3): 173-176.

[55] MYRACH P, JONIETZ F, MEINEL D, et al. Calibration of Thermographic Spot Weld Testing with X-Ray Computed Tomography[J]. Quantitative InfraRed Thermography Journal, 2017, 14(1): 122-131.

[56] 王東華, 周源華, 剛鐵, 等. 基于小波模極大值的點(diǎn)焊缺陷邊緣檢測(cè)[J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2003, 37(3): 432-434.

WANG Dong-hua, ZHOU Yuan-hua, GANG Tie, et al. Edge Detection of X-Ray Spot Weld Defects Based on Wavelet Modulus Maxima[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2003, 37(3): 432-434.

[57] 韓長(zhǎng)錄. 超高強(qiáng)鋼點(diǎn)焊殘余應(yīng)力的測(cè)試與數(shù)值分析[D]. 北京: 北京工業(yè)大學(xué), 2014: 7-17.

HAN Chang-lu. The Measuring of Spot Welding Residual Stress of Ultra-High Strength Steel and Numerical Analysis[D]. Beijing: Beijing University of Technology, 2014: 7-17.

[58] AO San-san, LI Chun-jie, HUANG Yi-fei, et al. Determination of Residual Stress in Resistance Spot-Welded Joint by a Novel X-Ray Diffraction[J]. Measurement, 2020, 161: 107892.

[59] 黃建明, 林俊明. 焊縫電磁渦流檢測(cè)技術(shù)[J]. 無(wú)損檢測(cè), 2004, 26(2): 95-98.

HUANG Jian-ming, LIN Jun-ming. Eddy Current Inspection Technique for Welded Lines[J]. Nondestructive Testing Technologying, 2004, 26(2): 95-98.

[60] TARAM A, ROQUELET C, MEILLAND P, et al. Nondestructive Testing of Resistance Spot Welds Using Eddy Current Thermography[J]. Applied Optics, 2018, 57(18): D63-D68.

[61] TSUKADA K, MIYAKE K, HARADA D, et al. Magnetic Nondestructive Test for Resistance Spot Welds Using Magnetic Flux Penetration and Eddy Current Methods[J]. Journal of Nondestructive Evaluation, 2013, 32(3): 286-293.

[62] MA Nv-jie, GAO Xiang-dong, WANG Cong-yi, et al. Influence of Sampling Frequency on Magneto-Optical Imaging under Alternating Magnetic Field Excitation[J]. IEEE Sensors Journal, 2019, 19(23): 11591-11600.

[63] 代欣欣, 高向東, 鄭俏俏, 等. 焊縫缺陷磁光成像模糊聚類識(shí)別方法[J]. 焊接學(xué)報(bào), 2021, 42(1): 54-57.

DAI Xin-xin, GAO Xiang-dong, ZHENG Qiao-qiao, et al. A Method of Fuzzy Clustering Identification for Weld Defects by Magneto-Optical Imaging[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2021, 42(1): 54-57.

[64] GAO Xiang-dong, LI Yan-feng, ZHOU Xiao-hu, et al. Multidirectional Magneto-Optical Imaging System for Weld Defects Inspection[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2020, 124: 105812.

[65] 高向東, 鄭俏俏, 王春草. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)下焊接缺陷磁光成像檢測(cè)與強(qiáng)分類研究[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2019, 55(17): 61-67.

GAO Xiang-dong, ZHENG Qiao-qiao, WANG Chun-cao. Magneto-Optical Imaging Detection and Strong Classification of Weld Defects in Rotating Magnetic Field[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2019, 55(17): 61-67.

[66] 馬女杰, 高向東, 代欣欣, 等. 焊接裂紋磁場(chǎng)模擬及磁光成像檢測(cè)[J]. 焊接學(xué)報(bào), 2019, 40(9): 77-81.

MA Nv-jie, GAO Xiang-dong, DAI Xin-xin, et al. Magnetic Field Characteristic Simulation and Magnetooptical Imaging Detection of Weld Cracks[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2019, 40(9): 77-81.

[67] GAO Xiang-dong, DU Liang-liang, XIE Yi-long, et al. Identification of Weld Defects Using Magneto-Optical Imaging[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2019, 105(1/2/3/4): 1713- 1722.

[68] 高向東, 季玉坤, 張艷喜. 一種點(diǎn)焊缺陷磁光成像無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng): CN212391429U[P]. 2021-01-22.

GAO Xiang-dong, JI Yu-kun, ZHANG Yan-xi. Spot Welding Defect Magneto-Optical Imaging Nondestructive Testing System: CN212391429U[P]. 2021-01-22.

Research Status of Quality Detection Technology for Resistance Spot Welding

LIU Qian-wen1, ZHANG Nan-feng2, RUAN Jie-shan2, YE Guang-wen1, ZHANG Yan-xi1, GAO Xiang-dong1

(1.Guangdong Provincial Welding Engineering Technology Research Center, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China; 2.Huangpu Customs Technology Center,Guangdong Dongguan 523076, China)

Due to the influence of various factors, welding defects such as cracks, shrinkage cavities and incomplete fusion are prone to occur in the nugget area during resistance spot welding process. The quality of spot welding directly affects the service life of welding components, so the defect detection and quality evaluation of spot welding are very important. In this paper, the principle of resistance spot welding is generalized, and the latest research results and applications of quality detection technology for resistance spot welding are summarized. Also, the monitoring method of welding process parameters, the detection mechanism of non-destructive testing method after welding, the quality evaluation method and its advantages and disadvantages in practical application are analyzed. In addition, the development of non-destructive testing technology for resistance spot welding is prospected. Organically combining existing non-destructive testing methods, using signal processing, artificial intelligence, pattern recognition and other technologies to improve the convenience, efficiency and intelligence of detection, are the focus of future research on quality detection technology for resistance spot welding.

resistance spot welding (RSW); non-destructive testing (NDT); welding quality; research status

10.3969/j.issn.1674-6457.2022.05.013

TG441.7

A

1674-6457(2022)05-0083-11

2021–07–17

廣州市技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展專項(xiàng)資金（202002020068）

劉倩雯（1996—），女，碩士生，主要研究方向?yàn)闊o(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

高向東（1963—），男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)楹附幼詣?dòng)化。

責(zé)任編輯：蔣紅晨