1.监控原理

能量监控技术是建立在焊接区的焦耳热为熔化金属，并形成焊点的唯一热源的基础上的。当生产条件一定时，可以假设焊点的散热情况基本一致。此时，焊接区释出的热量越多，形成的焊点熔核就越大。因此，将焊接区的热量作为焊点熔核大小的判据。

焊接区释出的热量为：

或

式中Q——热量（J）；

i_w——通过焊接区的瞬时电流值（A）；

r——两电极问的总电阻（Ω）；

u——两电极问的电压（V）；

t——通过焊接电流的时问（s）。

在某些条件下，如铝合金点焊时，焊接区的总电阻基本为一水平线，即可近似认为电阻为一常数，则式（18-6）可改写为

式（18-7）和式（18-8）分别是两种能量监控方法的依据。

铝合金的点焊和缝焊通常采用直流脉冲焊机进行焊接。图18-20示出直流脉冲点焊时的电流波形。图中，t_b为焊接时问，Δt为选定计算电流平均值的单元时问。考虑到铝及铝合金点焊时，电极问电阻迅速降低到接近直线，可将r视为一常数，则在Δt时问内焊接能量为

点焊时，比较“在焊点”与“标准焊点”在单元时问Δt内的能量，如果发现“在焊点”的能量提前或滞后达到“标准焊点”的能量时，则自动缩短或延长焊接时问1/3～1周，以实现能量监控的目的。该方法已用于航空工业生产^［11］。

图18-20 直流脉冲焊的电流波形

2.监控仪器及方法(www.daowen.com)

能量监控仪是按式（18-7）和式（18-8）设计和制造的。它由电流传感器、积分器、电压传输线和绝对值电路、乘法器或平方器、V-f变换器、整形电路、计数器、显示器和时序电路等组成，图18-21为能量监控仪的功能方框图。

图18-21 能量监控仪的功能方框图^［12］

该监控技术有两种监控方式：在电流因素易变而电阻不易变的场合，可选用∫i²_wdt的方式；对电极压力易变和有分流的场合，可选用∫i_wudt的方式。图18-22示出用∫i²_wdt方式监控2A12铝合金点焊的能量计数与焊点熔核直径的关系。图18-23为∫i_wudt方式监控30CrMnSiA钢的结果。大量试验和生产应用表明，∫i_wudt监控方式对电流分流、压力和时问变化有一定的灵敏度［12］。∫i²_wdt方式则只对i_w的变化有一定的灵敏度。

图18-22 铝合金点焊能量计数与熔核直径的关系^［12］

在监控之前，应进行工艺试验，结合产品结构和生产条件，选择合理的能量计数控制范围（相应给定的熔核直径），凡超出该控制范围的焊点应怀疑其焊接质量。

图18-23 30CrmｎSiA钢点焊能量计数与熔核直径的关系^［12］

3.适用范围

该监控技术适用范围较广，但控制精度不很高。它适用于碳钢、结构钢、不锈钢、钛合金和铝合金的点焊、缝焊及凸焊，也适用于对焊的预热阶段的控制。

4.应用举例

工件名称：翼刀。

材料：2A12CZ（1.2+1.2mm）。

焊机和电极：NJ—300，球面电极r＝100mm。

监控方式：∫i²_wdt。

监控结果：每个工件有92个焊点，共焊25件。焊后进行100％的X射线检验，将结果与监控结果相对比，证实监控焊点合格率达99.8％。在监控之前，生产中经常出现脱焊，甚至有连续的多点脱焊。