【摘 要】
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在航空继电器中,继电器各簧片之间依靠电阻点焊进行连接,由于簧片尺寸极小,装配精度要求极高,且上、下电极形状和大小完全不同,使得航空继电器簧片的点焊工艺不同于常规的电阻点焊。目前,常规电阻点焊焊接质量的检验主要采用焊点破坏性试验检验,但航空继电器簧片的尺寸极小,不易进行焊点破坏性试验检验,本文开发了航空继电器电阻点焊工艺监测系统,结合有限元仿真试验和响应面法试验优化了点焊工艺参数,解决了航空继电器簧
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在航空继电器中,继电器各簧片之间依靠电阻点焊进行连接,由于簧片尺寸极小,装配精度要求极高,且上、下电极形状和大小完全不同,使得航空继电器簧片的点焊工艺不同于常规的电阻点焊。目前,常规电阻点焊焊接质量的检验主要采用焊点破坏性试验检验,但航空继电器簧片的尺寸极小,不易进行焊点破坏性试验检验,本文开发了航空继电器电阻点焊工艺监测系统,结合有限元仿真试验和响应面法试验优化了点焊工艺参数,解决了航空继电器簧片电阻点焊焊后质量检验困难的问题。为了验证点焊过程中电极压力对点焊质量的影响,本文基于Simufact仿真软件,设计了仿真对比试验,在保证点焊电流和焊接时间不变的条件下,模拟在不同电极压力下的电阻点焊试验,对仿真计算后的温度场、等效应力和总变形量结果进行分析,根据仿真试验结果分析,确定了对应点焊电流和焊接时间下的最佳的电极压力,为后续的工艺参数优化和焊后质量预测提供了理论基础,降低了实验成本。针对航空继电器簧片电阻点焊焊后质量检验困难的问题,本文设计了一套针对电阻点焊过程中的点焊电流、电极间电压和电极位移信号进行实时监测的电阻点焊工艺实时监测系统,该监测系统包括硬件设计和软件设计两个方面,硬件方面的工作内容主要包括传感器的设计、控制电路的设计、数据采集卡的调试和高速摄影仪的调试等;软件方面是基于Lab VIEW软件进行程序设计、界面设计、数据库连接和滤波处理等。本电阻点焊工艺实时监测系统结合了高速摄影仪的高速图像技术,用于判断电阻点焊过程中是否有飞溅物产生以及飞溅物大小,实现了对电阻点焊焊后质量的预测。本文以电阻点焊的熔核直径作为响应值,点焊电流、电极压力和焊接时间作为试验因素,设计了响应面试验,通过现场实验数据拟合得到了熔核直径与点焊电流、电极压力和焊接时间之间的函数关系。一般情况下,电阻点焊焊后的熔核直径标准在1.75~2.5倍板厚值的范围内,对于厚度为0.3mm的航空继电器簧片,点焊的熔核直径至少需要达到0.525mm。通过拟合后的函数关系确定了最佳的点焊工艺参数,点焊电流为2500A,电极压力为8N,焊接时间为2ms。通过现场试焊,进行工艺参数优化前后的点焊对比试验,观察和分析优化前后采集的三组参数波形信号;并在光学显微镜下观察并分析工艺参数优化前后焊点的形貌特征,验证了仿真结果分析以及响应面法试验模型的正确性和电阻点焊工艺监测系统对电阻点焊焊后质量预测的准确性。
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