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國外電阻焊技術的進展（二）
2.2 高強鋼的電阻點焊研究
*高強度鋼具有強度高、成型性能好、高烘烤硬化性能、能量吸收率和疲勞強度較高，而且防撞凹性能好等優點，因而在汽車輕量化建設中它的應用量正在日益增長，高強鋼的電阻焊可焊性的研究也應運而生。目前各國焊接學家對高強鋼電阻焊的研究主要集中在各種高強鋼的可焊性、焊接規范參數對焊點組織性能的影響、焊接程序和工藝的優化等。例如：英國TWI材料連接技術中心的Shi,G等學者研究了高強鋼點焊程序的修正以及母材強度和焊接淬火對焊點性能的影響[20]；日本學者Otani,Tadayuki等對超細晶粒高強鋼電阻點焊特性作了系統的研究，研究發現：這種由于高強鋼在高溫下的電阻率和強度與低碳鋼不同，其點焊時得到同樣大小的熔核尺寸需要的焊接電流比低碳鋼板更大[21]，同時，這種鋼板的碳當量很低，雖然焊后熔核的主要組織是馬氏體，但由于低碳成分限制了熔核硬化，因此這種材料的點焊接頭不經過回火就能得到高的拉剪強度和垂直拉伸強度[22]；法國學者Mimer，M通過試驗研究提出了通過焊后回火工藝來改進高強鋼和超高強度鋼的電阻點焊性能的方法[23]；日本學者Sakuma,Yasuharu還對高強鍍鋅鋼板的點焊可焊性進行了研究[24]。
2.3 鍍鋅鋼板的電阻點焊研究
為了提高產品的耐腐蝕性能，在汽車、家電等行業越來越廣泛地使用各種類型的鍍鋅鋼板，根據鍍鋅工藝、鍍鋅成分等不同，鍍鋅鋼板分為：電鍍鋅板、熱鍍鋅板、Zn-Ni合金鍍層板、Zn-Fe合金鍍層板等。由于鍍層金屬的物理性能與導電性能不同于低碳鋼，所以鍍鋅鋼板的電阻點焊性能與未鍍鋅的同種鋼板有較大的不同，且從其使用性能考慮，對接頭質量要求更高，即點焊時既要保證產生足夠強度的接頭，還應合理地保護鍍層。
由于鍍鋅鋼板在其點焊焊接性上存在一定的難點，這些年來各國焊接工作者就鍍鋅鋼板的焊接性方面圍繞著焊接工藝規范、焊接過程的數值模擬、電極壽命等問題作了大量的研究工作。
目前，上對鍍鋅鋼板的焊接工藝研究基本成熟，進一步研究的熱點主要集中在如何提高鍍鋅鋼板點焊電極壽命，例如采用彌散強化銅合金[25]或通過對電極的低溫處理等措施提高電極的使用壽命[26]。
3 電阻焊質量監控方法研究
由于電阻焊工藝運用的廣泛性、重要性和具有代表性，保證焊接質量已成為電阻焊研究的主要目標，點焊質量控制始終是國內外焊接界學者致力研究的重要課題之一。例如：日本焊接協會專門成立了點焊質量監控及檢測研究小組[27]，美國也為解決汽車工業中的電阻點焊開展了2mm研究工程[28]。目前，焊接工藝控制工程師面臨的一個主要問題是探索出一種可靠、低成本、非破壞性的技術，用以區分焊點的質量和實時預測焊點強度。
近年來，電阻焊的質量監控方面的研究一直保持上升趨勢，而且其手段和方法日趨*，主要集中在以下幾方面
3.1 點焊焊過程直接變量的實時監控
美國密西根大學的Cho,Y用高速數字攝象機實時監測熔核形成過程，研究電阻點焊熔核形成機理以及它對焊接過程參數的影響[29]。
3.2 點焊過程間接電參數的實時檢測
美國學者Matsuyama,K提出了一種基于能量平衡積分形式的新的監控運算法則，該系統通過獲取焊接電壓、電流和總板厚，計算焊接時的平均溫度，從而預測焊點直徑和飛濺情況，是一種低成本的點焊實時監控方法[30]； Jou,Min等學者探索了通過改變輸出信號的控制參數，保證焊點強度和質量的監控方法[31]，其研究方法是創建一個與焊點質量有關的過程輸出與過程輸入變量間的關系，且輸入參量選擇直接影響焊點尺寸和強度的熱輸入百分比，輸出選擇電極位移，它能反映熔核的生長和變形，這種監控方法在汽車鋼板點焊中得到應用。
近年中有不少學者從事了用動態電阻法監控焊點質量的研究，例如美國Fanuc Robotics公司的學者Garza, Frank等通過對動態電阻的預測、分析和分類，并在實際中應用證明這種方法對于檢測不良焊點是有效的[32]；中國學者Wang,S.C.等在研究中，動態電阻通過焊接區的溫度總量獲得[33]，此溫度與焊接區工件電阻、工件與電極、工件與工件間的電阻有關，測得的動態電阻曲線可以分為四個階段：1）隨著接觸電阻的下降而迅速下降；2）主要取決于工件的體積電阻的增大，動態電阻也相應增加；3）工件體積電阻增大，但接觸電阻減小，從而動態電阻也增加；4）由于接觸表面的熔核形成使動態電阻變小。試驗發現，焊接熔核在第三、第四階段形成；美國密西根大學的Cho,Y采用通過測量初級回路的瞬時電流和電壓[34]，用回歸分析確定這些因素與焊接質量間的關系，克服了傳統的測二次回路動態電阻方法在實時監測中存在的問題。
3.3 點焊焊過程間接力參數的實時監控
華沙大學的Senkara,J建立了點焊接頭的飛濺預測模型，此模型是基于焊接中的力學和冶金過程的互相作用考慮的。用模型計算出點焊時的電極力和液態熔核力，當后者大于前者時發生飛濺，并對該模型進行了實驗驗證，效果很好，該模型可以用來指導電極壓力的選擇[35]；美國學者Tang,H研究了焊機的機械特性對電阻點焊工藝及焊點質量的影響，研究表面[36]：焊機的剛性和摩擦對焊接過程和焊點質量有較大影響，而運動慣量對焊接過程及焊點質量不產生大的影響；丹麥學者Wu,Pei認為[37]：電阻焊機機械動態反映對焊接質量及電極壽命有很大的影響，因此在焊接生產及模擬時必須考慮，由于焊機機械結構的復雜性，模擬方程中的一些相關系數很難得到，該學者通過試驗及MATLAB計算求得了這些參數。
3.4 焊點質量的神經網絡預測
美國密西根大學的Cho,Yongjoon等學者，在用動態電阻法評估點焊質量的系統中，結合Hopfield神經網絡理論對焊點質量進行預測，其結果與實焊試樣得到的拉剪強度有很好的一致性[38]；Podrzaj, Primoz等學者采用LVQ（A linear vector quantization）神經網絡方法檢測不同材料的點焊飛濺[39]，結果表明：電極力信號是飛濺產生的zui重要的標志。
*高強度鋼具有強度高、成型性能好、高烘烤硬化性能、能量吸收率和疲勞強度較高，而且防撞凹性能好等優點，因而在汽車輕量化建設中它的應用量正在日益增長，高強鋼的電阻焊可焊性的研究也應運而生。目前各國焊接學家對高強鋼電阻焊的研究主要集中在各種高強鋼的可焊性、焊接規范參數對焊點組織性能的影響、焊接程序和工藝的優化等。例如：英國TWI材料連接技術中心的Shi,G等學者研究了高強鋼點焊程序的修正以及母材強度和焊接淬火對焊點性能的影響[20]；日本學者Otani,Tadayuki等對超細晶粒高強鋼電阻點焊特性作了系統的研究，研究發現：這種由于高強鋼在高溫下的電阻率和強度與低碳鋼不同，其點焊時得到同樣大小的熔核尺寸需要的焊接電流比低碳鋼板更大[21]，同時，這種鋼板的碳當量很低，雖然焊后熔核的主要組織是馬氏體，但由于低碳成分限制了熔核硬化，因此這種材料的點焊接頭不經過回火就能得到高的拉剪強度和垂直拉伸強度[22]；法國學者Mimer，M通過試驗研究提出了通過焊后回火工藝來改進高強鋼和超高強度鋼的電阻點焊性能的方法[23]；日本學者Sakuma,Yasuharu還對高強鍍鋅鋼板的點焊可焊性進行了研究[24]。
2.3 鍍鋅鋼板的電阻點焊研究
為了提高產品的耐腐蝕性能，在汽車、家電等行業越來越廣泛地使用各種類型的鍍鋅鋼板，根據鍍鋅工藝、鍍鋅成分等不同，鍍鋅鋼板分為：電鍍鋅板、熱鍍鋅板、Zn-Ni合金鍍層板、Zn-Fe合金鍍層板等。由于鍍層金屬的物理性能與導電性能不同于低碳鋼，所以鍍鋅鋼板的電阻點焊性能與未鍍鋅的同種鋼板有較大的不同，且從其使用性能考慮，對接頭質量要求更高，即點焊時既要保證產生足夠強度的接頭，還應合理地保護鍍層。
由于鍍鋅鋼板在其點焊焊接性上存在一定的難點，這些年來各國焊接工作者就鍍鋅鋼板的焊接性方面圍繞著焊接工藝規范、焊接過程的數值模擬、電極壽命等問題作了大量的研究工作。
目前，上對鍍鋅鋼板的焊接工藝研究基本成熟，進一步研究的熱點主要集中在如何提高鍍鋅鋼板點焊電極壽命，例如采用彌散強化銅合金[25]或通過對電極的低溫處理等措施提高電極的使用壽命[26]。
3 電阻焊質量監控方法研究
由于電阻焊工藝運用的廣泛性、重要性和具有代表性，保證焊接質量已成為電阻焊研究的主要目標，點焊質量控制始終是國內外焊接界學者致力研究的重要課題之一。例如：日本焊接協會專門成立了點焊質量監控及檢測研究小組[27]，美國也為解決汽車工業中的電阻點焊開展了2mm研究工程[28]。目前，焊接工藝控制工程師面臨的一個主要問題是探索出一種可靠、低成本、非破壞性的技術，用以區分焊點的質量和實時預測焊點強度。
近年來，電阻焊的質量監控方面的研究一直保持上升趨勢，而且其手段和方法日趨*，主要集中在以下幾方面
3.1 點焊焊過程直接變量的實時監控
美國密西根大學的Cho,Y用高速數字攝象機實時監測熔核形成過程，研究電阻點焊熔核形成機理以及它對焊接過程參數的影響[29]。
3.2 點焊過程間接電參數的實時檢測
美國學者Matsuyama,K提出了一種基于能量平衡積分形式的新的監控運算法則，該系統通過獲取焊接電壓、電流和總板厚，計算焊接時的平均溫度，從而預測焊點直徑和飛濺情況，是一種低成本的點焊實時監控方法[30]； Jou,Min等學者探索了通過改變輸出信號的控制參數，保證焊點強度和質量的監控方法[31]，其研究方法是創建一個與焊點質量有關的過程輸出與過程輸入變量間的關系，且輸入參量選擇直接影響焊點尺寸和強度的熱輸入百分比，輸出選擇電極位移，它能反映熔核的生長和變形，這種監控方法在汽車鋼板點焊中得到應用。
近年中有不少學者從事了用動態電阻法監控焊點質量的研究，例如美國Fanuc Robotics公司的學者Garza, Frank等通過對動態電阻的預測、分析和分類，并在實際中應用證明這種方法對于檢測不良焊點是有效的[32]；中國學者Wang,S.C.等在研究中，動態電阻通過焊接區的溫度總量獲得[33]，此溫度與焊接區工件電阻、工件與電極、工件與工件間的電阻有關，測得的動態電阻曲線可以分為四個階段：1）隨著接觸電阻的下降而迅速下降；2）主要取決于工件的體積電阻的增大，動態電阻也相應增加；3）工件體積電阻增大，但接觸電阻減小，從而動態電阻也增加；4）由于接觸表面的熔核形成使動態電阻變小。試驗發現，焊接熔核在第三、第四階段形成；美國密西根大學的Cho,Y采用通過測量初級回路的瞬時電流和電壓[34]，用回歸分析確定這些因素與焊接質量間的關系，克服了傳統的測二次回路動態電阻方法在實時監測中存在的問題。
3.3 點焊焊過程間接力參數的實時監控
華沙大學的Senkara,J建立了點焊接頭的飛濺預測模型，此模型是基于焊接中的力學和冶金過程的互相作用考慮的。用模型計算出點焊時的電極力和液態熔核力，當后者大于前者時發生飛濺，并對該模型進行了實驗驗證，效果很好，該模型可以用來指導電極壓力的選擇[35]；美國學者Tang,H研究了焊機的機械特性對電阻點焊工藝及焊點質量的影響，研究表面[36]：焊機的剛性和摩擦對焊接過程和焊點質量有較大影響，而運動慣量對焊接過程及焊點質量不產生大的影響；丹麥學者Wu,Pei認為[37]：電阻焊機機械動態反映對焊接質量及電極壽命有很大的影響，因此在焊接生產及模擬時必須考慮，由于焊機機械結構的復雜性，模擬方程中的一些相關系數很難得到，該學者通過試驗及MATLAB計算求得了這些參數。
3.4 焊點質量的神經網絡預測
美國密西根大學的Cho,Yongjoon等學者，在用動態電阻法評估點焊質量的系統中，結合Hopfield神經網絡理論對焊點質量進行預測，其結果與實焊試樣得到的拉剪強度有很好的一致性[38]；Podrzaj, Primoz等學者采用LVQ（A linear vector quantization）神經網絡方法檢測不同材料的點焊飛濺[39]，結果表明：電極力信號是飛濺產生的zui重要的標志。
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