本發(fā)明涉及測試金屬焊縫焊接質(zhì)量的方法和裝置，尤其涉及一種用大直流電流測試金屬焊縫焊接質(zhì)量的方法和裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有焊縫焊接質(zhì)量檢測方法包括：成像類測試、滲透類或者磁類測試、力學(xué)類測試。

成像類測試：射線類成像及聲波類成像。

測試特點：只能進(jìn)行二維類焊接部件測試，射線類設(shè)備是特種設(shè)備，使用不便，需要人工輔助判斷，需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，誤判率高。聲波類成像，缺陷顯示不直觀，人為判斷困難，需要專業(yè)級人員配備，誤判率高。

滲透類或者磁類測試

測試特點：測試速度緩慢，環(huán)境影響很大，對焊縫內(nèi)部的缺陷檢測效果差，對人為的判斷依賴度高。

力學(xué)類測試：外加一定的力，測試結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和氣密性

測試特點：采用壓力，拉力，氣壓等測試，使用范圍窄，具有一定的破壞性，測試結(jié)果重復(fù)度不高。

焊縫的缺欠減少焊縫截面積，降低承載能力，產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起裂紋；降低疲勞強(qiáng)度，易引起焊件破裂導(dǎo)致脆斷。其中危害最大的是焊接裂紋和未熔合。以下是一些焊接出現(xiàn)的問題：1、裂紋，斷焊；2、凹坑，凹陷，咬邊；3、未焊滿及焊接過輕；4、燒穿與過焊；5、氣孔與夾渣；6、未融合及融合不良。

焊接就是保證焊縫和焊點具有足夠的良好融合的面積，來保證足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。

金屬焊縫的各種缺陷均對焊縫本身的電導(dǎo)能力有直接影響，通過測試焊縫的電導(dǎo)值與電導(dǎo)分布，來測試焊縫的焊接質(zhì)量?？刂品绞絹碓从诒竟镜某夒娙?動力力電池測試設(shè)備中的內(nèi)阻測試功能，測試方式來源于本公司的高壓大功率電子負(fù)載。前者要求用不同的電流脈寬來測試電力電池的歐姆內(nèi)阻、濃差內(nèi)阻、極化內(nèi)阻對輸出的影響；后者要求測試在1000v直流高壓等強(qiáng)干擾的測試環(huán)境中，精準(zhǔn)測試微伏級別電壓降變化度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用大直流電流測試金屬焊縫焊接質(zhì)量的方法和裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷中的至少一種。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種用大直流電流測試金屬焊縫焊接質(zhì)量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

s1：對焊縫產(chǎn)生一個參數(shù)可調(diào)的直流脈沖大電流，測試因為電流脈沖引起的電壓差分變化量；

s2：根據(jù)歐姆定律計算出焊縫的電阻值；通過焊縫電阻值與原材質(zhì)電阻值的大小來評判焊縫的焊接質(zhì)量。

優(yōu)選為，所述步驟s1中的直流脈沖大電流的可調(diào)參數(shù)分別為幅值、斜率、脈沖寬度。

優(yōu)選為，所述步驟s1中的電壓差分變化量通過先交流耦合再直流耦合的方式測試。

優(yōu)選為，所述步驟s2中當(dāng)檢測到焊縫電阻值在原材質(zhì)電阻值的95％‐105％閾值內(nèi)為合格；焊縫電阻值在原材質(zhì)電阻值的105％‐110％閾值內(nèi)為小缺陷；焊縫電阻值在原材質(zhì)電阻值的110％‐200％閾值內(nèi)為大缺陷；焊縫電阻值在原材質(zhì)電阻值的200％‐1000％閾值內(nèi)為部分虛焊；焊縫電阻值大于原材質(zhì)電阻值的10倍時為漏焊。

優(yōu)選為，所述小缺陷為截面積小于0.1mm的氣泡、波紋或者夾渣。

優(yōu)選為，所述大缺陷為裂焊或者焊縫薄。

一種用大直流電流測試金屬焊縫焊接質(zhì)量的裝置，其特征在于，所述裝置包括：

主控芯片；

與所述主控芯片相連接、用于產(chǎn)生脈沖電流的電流脈沖模塊；

與所述主控芯片相連接、用于測量電壓差分變化量并進(jìn)行焊縫電阻值計算的電阻值計算模塊；

與所述主控芯片相連接、用于數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲芯片；

與所述主控芯片相連接、用于結(jié)果顯示的顯示器；

以及與所述主控芯片相連接、用于控制命令輸入的控制面板。

優(yōu)選為，所述電流脈沖模塊包括：

與所述主控芯片相連接、用于供電的電源轉(zhuǎn)換及精密電源；

分別與所述主控芯片、所述電源轉(zhuǎn)換及精密電源相連接、用于產(chǎn)生和控制回路脈沖電流的電子負(fù)載。

優(yōu)選為，所述電阻值計算模塊包括：

用于與焊縫相接觸、測量電壓差分變化量的耦合電路；

分別與所述耦合電路、所述主控芯片相連接、用于回讀信號放大的運放電路；

分別與所述運放電路、所述耦合電路相連接、用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的adc電路；

以及分別與所述adc電路、所述主控芯片相連接的濾波運算電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：本發(fā)明方法包括s1：對焊縫產(chǎn)生一個參數(shù)可調(diào)的直流脈沖大電流，測試因為電流脈沖引起的電壓差分變化量；s2：根據(jù)歐姆定律計算出焊縫的電阻值；通過焊縫電阻值與原材質(zhì)電阻值的大小來評判焊縫的焊接質(zhì)量；采用以上設(shè)計，在與激光焊接設(shè)備配合使用時，超過10％截面積或者2mm線長度的金屬焊縫缺陷的一次檢出率≥98％,測試成本為現(xiàn)有測試設(shè)備的10％左右，測試焊縫速度可達(dá)1米/s，自動判斷，不產(chǎn)生射線輻射。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實施例的框圖。

具體實施方式

下面根據(jù)實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

一種用大直流電流測試金屬焊縫焊接質(zhì)量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

s1：對焊縫產(chǎn)生一個參數(shù)可調(diào)的直流脈沖大電流，測試因為電流脈沖引起的電壓差分變化量；

s2：根據(jù)歐姆定律計算出焊縫的電阻值；通過焊縫電阻值與原材質(zhì)電阻值的大小來評判焊縫的焊接質(zhì)量。

優(yōu)選為，所述步驟s1中的直流脈沖大電流的可調(diào)參數(shù)分別為幅值、斜率、脈沖寬度。

優(yōu)選為，所述步驟s1中的電壓差分變化量通過先交流耦合再直流耦合的方式測試。

優(yōu)選為，所述步驟s2中當(dāng)檢測到焊縫電阻值在原材質(zhì)電阻值的95％‐105％閾值內(nèi)為合格；焊縫電阻值在原材質(zhì)電阻值的105％‐110％閾值內(nèi)為小缺陷；焊縫電阻值在原材質(zhì)電阻值的110％‐200％閾值內(nèi)為大缺陷；焊縫電阻值在原材質(zhì)電阻值的200％‐1000％閾值內(nèi)為部分虛焊；焊縫電阻值大于原材質(zhì)電阻值的10倍時為漏焊。

優(yōu)選為，所述小缺陷為截面積小于0.1mm的氣泡、波紋或者夾渣。

優(yōu)選為，所述大缺陷為裂焊或者焊縫薄。

本實施例的測試原理是給焊縫添加一個精準(zhǔn)無干擾的大直流脈沖電流。從而測試因為脈沖電流引起的電壓擾動。通過精準(zhǔn)測試焊縫的電導(dǎo)分布(阻抗)及特征，來判斷焊縫是否有足夠的焊接良好的金屬連接面積。判斷焊縫是否連接完好。

本測試的測試環(huán)境是實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的大直流電流脈沖。首先精密電源保證脈沖的干擾小(10ppm紋波)，穩(wěn)定性好(30ppm負(fù)載調(diào)整率)。快速電子負(fù)載，幅值精確度0.05％，脈沖寬度精確度(1us)，斜率(12bit)。并且電子負(fù)載是串聯(lián)在電流回路，確實保證有足夠的電壓值實現(xiàn)在焊縫的電流脈沖。

脈沖電流引起的擾動為nv到uv的波動，而此時時存在的干擾包括uv級別的熱電動勢，mv級別的電磁干擾，供電的v級別的干擾，電池等電路存在的數(shù)百v的基底電壓。

在數(shù)百v的基底和v級別的干擾下讀準(zhǔn)nv級別的波動是埃塔測控的核心技術(shù)，信號的多重耦合及運算算法的多重濾波是本測試的核心。

本測試采用非共端開爾文線進(jìn)行測試，四線制測試方式，電流線保證足夠的線徑與電壓回讀線分開絞合，電流線在外，電壓線在內(nèi)，緊貼焊縫進(jìn)行移動掃描即可。

測試電流脈沖異常或者采樣異常，進(jìn)行報警，防止因為線路連接故障或者焊縫不平導(dǎo)致的測試錯誤。

測試開始：通過軟件指令或者外部高電平，測試卡進(jìn)行測試。

測試結(jié)束：提供軟件指令或者外部低電平，測試卡停止測試。

結(jié)果判斷：測試結(jié)果判斷分為單點判斷和總體判斷。單點判斷盤當(dāng)前測試點是否合格，或者分級?？傮w判斷當(dāng)前焊縫的焊點測試中合格的測試點占總點數(shù)的比例，判斷合格與否。

結(jié)果指示：兩個指示口，一個是當(dāng)前測試點，高電平為合格，另外一個端口為總體測試，高電平為測試完畢后當(dāng)前焊縫合格。測試結(jié)果和數(shù)據(jù)可以上傳到測試軟件。

狀態(tài)指示：包括測試卡運行狀態(tài)，工作狀態(tài)，測試狀態(tài)等。

本測試的特點在于：其精確度高，穩(wěn)定性高；自動判斷，不用人工干預(yù)，誤判少；能快速檢測出影響較大的缺陷和位置；能夠精準(zhǔn)的反映出0.1mm的焊縫截面積變化及2mm內(nèi)的長度缺陷；無輻射，對焊縫無影響，對員工無影響；測試速度快，可以超過10cm/s的焊縫測試速度；缺陷檢出率高，較大缺陷98％檢出率；性價比高，成本低，自動化可控性高；測試手段成熟可靠，通過檢測點信號，來表達(dá)金屬焊接質(zhì)量。

同時針對本實施例為什么不使用交流需要使用直流，原因如下：交流電流有過零點，過零點的電流畸變率太高，很難保證精確度和穩(wěn)定性；交流干擾太多，線纜引起的電感，導(dǎo)致無法保證到焊縫的電流幅值及波形；市電，工頻磁場等對測試干擾太大；對測量電路干擾太大；交流電流有集膚效應(yīng)(金屬表面電流大，而中心電流小)對焊縫內(nèi)部質(zhì)量無法監(jiān)控；對磁性金屬焊接測試效果差；交變電流會產(chǎn)生渦流，無法產(chǎn)生穩(wěn)定干凈電場及標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的測試環(huán)境。

同時針對本實施例為什么不使用小電流需要使用大電流，原因如下：焊縫自身阻抗很小，小電流無法測試電導(dǎo)變化；小電流容易受干擾，無法形成標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)境；小電流引起的電壓降太小，測試精確度太差；焊縫的裂紋，焊穿，融化不良對小電流無反應(yīng)，不易區(qū)分；焊縫內(nèi)部不良，小電流測試效果差；小電流導(dǎo)致測試卡與焊縫之間必須很近，無法安裝，便給對電磁干擾敏感。

同時針對本實施例為什么不使用持續(xù)電流需要使用脈沖，原因如下：持續(xù)電流對供電要求高，對導(dǎo)線連接要求太高；持續(xù)電流會導(dǎo)致測試卡和焊縫發(fā)熱，測試卡發(fā)熱會導(dǎo)致溫飄，焊縫發(fā)熱會導(dǎo)致更嚴(yán)重的熱電動勢及二次淬火，使焊縫二次缺陷；持續(xù)電流無法使用濾波測量。并且測試結(jié)果會包括熱電動勢，而熱電動勢的值是焊縫電阻引起的電壓降的數(shù)十倍，很難分辨焊縫的電導(dǎo)變化，導(dǎo)致容錯率小，誤判增加；持續(xù)電流測試時無法移動，或者會灼傷金屬表面。

根據(jù)上述一種用大直流電流測試金屬焊縫焊接質(zhì)量的方法，又提出了一種用大直流電流測試金屬焊縫焊接質(zhì)量的裝置，具體如下：

如圖1所示，一種用大直流電流測試金屬焊縫焊接質(zhì)量的裝置，其特征在于，所述裝置包括：

主控芯片；

與所述主控芯片相連接、用于產(chǎn)生脈沖電流的電流脈沖模塊；

與所述主控芯片相連接、用于測量電壓差分變化量并進(jìn)行焊縫電阻值計算的電阻值計算模塊；

與所述主控芯片相連接、用于數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲芯片；

與所述主控芯片相連接、用于結(jié)果顯示的顯示器；

以及與所述主控芯片相連接、用于控制命令輸入的控制面板。

優(yōu)選為，所述電流脈沖模塊包括：

與所述主控芯片相連接、用于供電的電源轉(zhuǎn)換及精密電源；

分別與所述主控芯片、所述電源轉(zhuǎn)換及精密電源相連接、用于產(chǎn)生和控制回路脈沖電流的電子負(fù)載。

優(yōu)選為，所述電阻值計算模塊包括：

用于與焊縫相接觸、測量電壓差分變化量的耦合電路；

分別與所述耦合電路、所述主控芯片相連接、用于回讀信號放大的運放電路；

分別與所述運放電路、所述耦合電路相連接、用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的adc電路；

以及分別與所述adc電路、所述主控芯片相連接的濾波運算電路。

上述通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，這些詳細(xì)的說明僅僅限于幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的內(nèi)容，并不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書的內(nèi)容為準(zhǔn)。