蓝光三维扫描仪用于钢板焊接变形公差分析

节能和大型轻量化结构是当代工业发展的一个重要方向，高强度薄壁件越来越多地应用于飞机、汽车、船舶、火车、桥梁等工业生产领域。焊接由于其良好的结构外观性、结构设计灵活性、节约成本等优点逐渐成为薄板加工的一种主要工艺。

众所周知，焊接容易引起弯曲变形、角变形、失稳变形等变形，而薄板在焊接过程中，失稳变形是一种常见的变形状况，发生失稳变形严重影响焊接件的结构完整性、装配精确性及外观形貌。

本文以低碳材料薄钢板为检测对象，全方位呈现新拓三维XTOM蓝光高精度三维扫描仪在三维数据模型获取和焊接变形测量分析过程中的应用。
关键词：三维光学测量、薄板焊接变形三维扫描仪、焊接变形三维检测、非接触式焊接变形检测分析

检测需求

获取焊接前后薄板三维形貌数据，通过对比分析全场变形，为数值模拟提供数据支撑，同时对比多种焊接技术焊接后薄板的变形量。

原有解决方案

用卷尺或者三坐标等工具测量有限个点的变形，或采用数值模拟的方法分析变形情况。

原有方案缺陷

过往客户采用的变形测量缺少更为准确全面的方法，无法准确得到薄钢板全场变形；采用数值模拟的方法，往往无法验证或与实际结果偏差很大。

三、新拓的检测方案

使用高精度蓝光工业级XTOM三维扫描仪，获取焊接前后薄钢板三维形貌数据，通过对比分析全场变形，为数值模拟提供数据支撑，同时比对多种焊接技术焊接薄钢板的变形量。

采用低碳薄钢板材料，焊接尺寸400mmX400mmX2.8mm，焊接工艺为MIG（熔化极惰性气体保护焊）、EBW（电子束焊）、CMT（冷金属过渡焊）、PAW（等离子弧焊）、TIG（钨极惰性气体焊）。

采用高精度蓝光工业级XTOM三维扫描仪向薄钢板表面投射蓝色光栅，通过自动拼接获取整体形貌。焊接前后各进行一次数据采集，以焊接前数据为基准，分析焊接后的变形数据。

薄钢板产品测量结果

公差检测内容

1）分析焊接过程中，焊缝不均匀扩张和收缩发生的失稳变形

2）焊接前后焊接失稳变形量，不同焊接技术焊接薄钢板的变形量

3）焊接变形的特征及失稳变形的具体数值和位置

从检测色谱图可见，焊接后薄板整体都发生了不同程度的变形，CMT焊接变形量最小，TIG焊接变形量最大。沿纵向方向向下凹或向上凸，呈现出比较明显的马鞍形状，发生明显的焊接失稳变形。

图：CMT焊接变形分析

图：EBW焊接变形分析

图：MIG焊接变形分析

图：PAW焊接变形分析

图：TIG焊接变形分析

检测方案价值

使用新拓三维XTOM蓝光三维扫描仪对薄钢板焊接变形进行检测，结合失稳变形机制、大变形理论、固有应变法等数值模拟技术，将实际值与理论值进行对比，实际测量结果与模拟结果在变形分布和幅值都比较接近。三维光学测量技术分析薄板焊接失稳变形，为数值模拟提供了实验依据，为后续进一步研究屈曲变形提供了一种新的方法。

文章来源：
新拓三维技术（深圳）有限公司：https://www.xtop3d.com/
新拓三维蓝光工业三维扫描仪：https://www.xtop3d.com/product_xtom.html

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