節(jié)能和大型輕量化結(jié)構(gòu)是當(dāng)代工業(yè)發(fā)展的一個重要方向，高強度薄壁件越來越多地應(yīng)用于飛機、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)計靈活性、節(jié)約成本等優(yōu)點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)變形嚴重影響焊接件的結(jié)構(gòu)完整性、裝配精確性及外觀形貌。

　　一、原有檢測方法

　　檢測需求

　　獲取焊接前后薄板三維形貌數(shù)據(jù)，通過對比分析全場變形，為數(shù)值模擬提供數(shù)據(jù)支撐，同時對比多種焊接技術(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)等工具測量有限個點的變形，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量缺少更為準確全面的方法，無法準確得到薄鋼板全場變形；采用數(shù)值模擬的方法，往往無法驗證或與實際結(jié)果偏差很大。

　　二、新拓的檢測方案

　　使用高精度藍光工業(yè)級XTOM三維掃描儀，獲取焊接前后薄鋼板三維形貌數(shù)據(jù)，通過對比分析全場變形，為數(shù)值模擬提供數(shù)據(jù)支撐，同時比對多種焊接技術(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）。

　　采用高精度藍光工業(yè)級XTOM三維掃描儀向薄鋼板表面投射藍色光柵，通過自動拼接獲取整體形貌。焊接前后各進行一次數(shù)據(jù)采集，以焊接前數(shù)據(jù)為基準，分析焊接后的變形數(shù)據(jù)。

　　薄鋼板產(chǎn)品測量結(jié)果

　　公差檢測內(nèi)容

　　1）分析焊接過程中，焊縫不均勻擴張和收縮發(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

　　三、檢測方案價值

　　使用新拓三維XTOM藍光三維掃描儀對薄鋼板焊接變形進行檢測，結(jié)合失穩(wěn)變形機制、大變形理論、固有應(yīng)變法等數(shù)值模擬技術(shù)，將實際值與理論值進行對比，實際測量結(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)值模擬提供了實驗依據(jù)，為后續(xù)進一步研究屈曲變形提供了一種新的方法。