一、項(xiàng)目背景
節(jié)能和大型輕量化結(jié)構(gòu)是當(dāng)代工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向，高強(qiáng)度薄壁件越來越多地應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、船舶、火車、橋梁等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。焊接由于其良好的結(jié)構(gòu)外觀性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活性、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為薄板加工的一種主要工藝。
眾所周知，焊接容易引起彎曲變形、角變形、失穩(wěn)變形等變形，而薄板在焊接過程中，失穩(wěn)變形是一種常見的變形狀況，發(fā)生失穩(wěn)變形嚴(yán)重影響焊接件的結(jié)構(gòu)完整性、裝配精確性及外觀形貌。
本文以低碳材料薄鋼板為檢測(cè)對(duì)象，全方位呈現(xiàn)新拓三維XTOM藍(lán)光高精度三維掃描儀在三維數(shù)據(jù)模型獲取和焊接變形測(cè)量分析過程中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：三維光學(xué)測(cè)量、薄板焊接變形三維掃描儀、焊接變形三維檢測(cè)、非接觸式焊接變形檢測(cè)分析
二、原有檢測(cè)方法
檢測(cè)需求
獲取焊接前后薄板三維形貌數(shù)據(jù)，通過對(duì)比分析全場(chǎng)變形，為數(shù)值模擬提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)對(duì)比多種焊接技術(shù)焊接后薄板的變形量。
原有解決方案
用卷尺或者三坐標(biāo)等工具測(cè)量有限個(gè)點(diǎn)的變形，或采用數(shù)值模擬的方法分析變形情況。
原有方案缺陷
過往客戶采用的變形測(cè)量缺少更為準(zhǔn)確全面的方法，無(wú)法準(zhǔn)確得到薄鋼板全場(chǎng)變形；采用數(shù)值模擬的方法，往往無(wú)法驗(yàn)證或與實(shí)際結(jié)果偏差很大。
三、新拓的檢測(cè)方案
使用高精度藍(lán)光工業(yè)級(jí)XTOM三維掃描儀，獲取焊接前后薄鋼板三維形貌數(shù)據(jù)，通過對(duì)比分析全場(chǎng)變形，為數(shù)值模擬提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)比對(duì)多種焊接技術(shù)焊接薄鋼板的變形量。
采用低碳薄鋼板材料，焊接尺寸400mmX400mmX2.8mm，焊接工藝為MIG（熔化極惰性氣體保護(hù)焊）、EBW（電子束焊）、CMT（冷金屬過渡焊）、PAW（等離子弧焊）、TIG（鎢極惰性氣體焊）。
采用高精度藍(lán)光工業(yè)級(jí)XTOM三維掃描儀向薄鋼板表面投射藍(lán)色光柵，通過自動(dòng)拼接獲取整體形貌。焊接前后各進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集，以焊接前數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，分析焊接后的變形數(shù)據(jù)。
薄鋼板產(chǎn)品測(cè)量結(jié)果
公差檢測(cè)內(nèi)容
1）分析焊接過程中，焊縫不均勻擴(kuò)張和收縮發(fā)生的失穩(wěn)變形
2）焊接前后焊接失穩(wěn)變形量，不同焊接技術(shù)焊接薄鋼板的變形量
3）焊接變形的特征及失穩(wěn)變形的具體數(shù)值和位置
從檢測(cè)色譜圖可見，焊接后薄板整體都發(fā)生了不同程度的變形，CMT焊接變形量最小，TIG焊接變形量最大。沿縱向方向向下凹或向上凸，呈現(xiàn)出比較明顯的馬鞍形狀，發(fā)生明顯的焊接失穩(wěn)變形。
圖：CMT焊接變形分析
圖：EBW焊接變形分析
圖：MIG焊接變形分析
圖：PAW焊接變形分析
圖：TIG焊接變形分析
四、檢測(cè)方案價(jià)值
使用新拓三維XTOM藍(lán)光三維掃描儀對(duì)薄鋼板焊接變形進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合失穩(wěn)變形機(jī)制、大變形理論、固有應(yīng)變法等數(shù)值模擬技術(shù)，將實(shí)際值與理論值進(jìn)行對(duì)比，實(shí)際測(cè)量結(jié)果與模擬結(jié)果在變形分布和幅值都比較接近。三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)分析薄板焊接失穩(wěn)變形，為數(shù)值模擬提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，為后續(xù)進(jìn)一步研究屈曲變形提供了一種新的方法。
文章來源：
新拓三維技術(shù)（深圳）有限公司：https://www.xtop3d.com/
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