1、基于伺服反饋特性的高強(qiáng)鋼點(diǎn)焊質(zhì)量檢測與控制

　　由于高強(qiáng)鋼點(diǎn)焊熔核界面斷裂問題的存在，傳統(tǒng)采用4√t或5√t(t為板厚)的焊點(diǎn)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法很難適用。而利用伺服焊槍位置反饋特性實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)壓痕的在線提取，通過建立壓痕與熔核尺寸、焊點(diǎn)強(qiáng)度的定量關(guān)系模型，可實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)質(zhì)量的在線檢測，一定程度上避免熔核界面斷裂給點(diǎn)焊質(zhì)量檢測帶來的問題。

　　以0.8mm DP600為例，首先建立焊點(diǎn)壓痕提取方法，建立其點(diǎn)焊焊接工藝窗口，并進(jìn)行焊點(diǎn)質(zhì)量在線檢測。結(jié)果表明：這種方法的評(píng)價(jià)精度可以滿足實(shí)際要求。

　　點(diǎn)焊的焊接時(shí)間(電流通電)只有約10個(gè)周波(0.2s)，要在此很短時(shí)間內(nèi)通過改變電極力來控制焊點(diǎn)質(zhì)量，對(duì)氣動(dòng)焊槍的技術(shù)特性來說，無法滿足響應(yīng)要求。為此，對(duì)由于電極磨損、變形等因素造成的焊點(diǎn)質(zhì)量下降，只能通過改變電流的方式來達(dá)到對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量控制。

　　伺服焊槍應(yīng)用于點(diǎn)焊工業(yè)后，由于其可通過調(diào)整伺服電機(jī)的電流來改變電機(jī)扭矩，進(jìn)而改變電極壓力，響應(yīng)時(shí)間僅為0.06s(3個(gè)周波)。因此，點(diǎn)焊過程中可通過改變伺服電機(jī)轉(zhuǎn)距實(shí)現(xiàn)可控電極力來控制焊點(diǎn)質(zhì)量，同時(shí)增大高強(qiáng)鋼的焊接工藝窗口。首先建立不同電極壓力下的焊接工藝窗口，借助伺服焊槍的電極力可控特性，實(shí)時(shí)改變焊接過程電極壓力，提高高強(qiáng)鋼點(diǎn)焊過程的魯棒性(如圖6)。

　　點(diǎn)焊電極端面磨損量和軸向磨損量均能反映點(diǎn)焊過程的電極磨損程度。在氣動(dòng)焊槍點(diǎn)焊的電極磨損試驗(yàn)中，軸向磨損很難實(shí)現(xiàn)在線測量。在所建立的伺服焊槍點(diǎn)焊試驗(yàn)系統(tǒng)中，伺服焊槍編碼器可對(duì)電極軸向位移變化信息進(jìn)行準(zhǔn)確反饋與檢測。

　　軸向磨損檢測示意圖如圖7(a)，運(yùn)行伺服焊槍的電極初始化與磨損檢測程序，通過分析編碼器所反饋的不同焊接階段電極位移變化信息，即可檢測電極軸向磨損。經(jīng)校驗(yàn)，伺服焊槍軸向位移測量精度為10um，完全滿足在線檢測要求。

　　具體軸向磨損檢測結(jié)果可在控制面板實(shí)時(shí)反饋，結(jié)果如圖7(b)。利用伺服焊槍在線檢測軸向磨損方法，按照試驗(yàn)確定的點(diǎn)焊0.8mmDP600的焊接工藝規(guī)范進(jìn)行電極磨損試驗(yàn)，新電極與修磨后電極的軸向磨損特徵變化如圖7(c)。

　　可見，電極初期階段的磨損速率明顯高于后期磨損，新電極初期階段磨損速率(600點(diǎn)之前)為0.45um/點(diǎn)，后期磨損速率為0.22um/點(diǎn)；修磨電極初期磨損速率(600點(diǎn)之前)為0.82um/點(diǎn)，后期磨損速率為0.35um/點(diǎn)。相比較于同一磨損時(shí)刻的軸向磨損速率，修磨電極要比新電極高很多。

　　可知，利用伺服焊槍電極位置反饋特性，可進(jìn)行電極軸向磨損程度檢測，判別電極磨損程度和修磨質(zhì)量，為電極修磨和電極更換提供理論依據(jù)。