奥氏体不锈钢可通过冷加工大幅提高强度的特性,使其成为轻量化结构设计选择的重要材料,同时具有的耐腐蚀、表面美观的特点使之逐渐在各行业得到推广。奥氏体不锈钢的电阻凸/点焊制造工艺降低了采用其他焊接方法可能在冶金过程中造成的强度降低、耐蚀性变差的风险,并以其热输入量小、生产效率高、易实现自动化生产等优点广泛应用于轨道车辆、医疗器械等制造行业。传统的电阻凸/点焊质量评价方法主要有两种,其一是制作采用与实际凸/点焊结构相同工艺的试件或抽查的实际生产的凸/点焊构件进行破坏性拉伸试验,然而这种凸/点焊质量评估方法不仅可靠性较低,而且效率低、浪费大;其二是基于凸/点焊过程参数的质量评估,通过研究并构建凸/点焊过程参数与凸/点焊质量关系模型对凸/点焊质量进行评估,然而,由于凸/点焊过程的复杂性,对于这种凸/点焊质量评估方法尚没有比较成熟的评估模型,阻碍了其推广应用。超声波无损检测技术具有灵敏度高、易实现现场检测等优点,近年来,许多学者利用超声检测方法对凸/点焊质量进行评价,取得了一定的研究成果。不锈钢凸/点焊的薄板结构和凸/点焊接头的特殊结构特点,尤其某些特殊的凸焊接头塑性连接面积占比相对较大,使其超声检测存在两大技术难点:一是如何提取能够真实反映凸/点焊接头内部结构的特征值;二是凸/点焊接头塑性连接区域与熔核区域的区分。本文从解决上述问题出发,通过对不锈钢凸/点焊超声检测信号进行分析研究,实现不锈钢凸/点焊连接熔核与塑性连接区域的识别和定量检测。通过建立不锈钢点焊超声波检测有限元仿真模型,计算得到在点焊接头内部超声波传播声场随传播时间的分布情况及其内部特殊结构对声波的散射规律,并生成超声回波信号曲线。仿真结果表明:在点焊熔核边缘区域,由于尖角产生的衍射效应,反射声波的主声束方向相对于入射声波主声束方向发生了偏转现象。据此现象以超声回波幅值为特征量生成沿熔核截面的B扫描特征曲线,分析了该回波幅值特征曲线的特点,以此作为熔核直径定量分析的理论依据。此外,针对实际点焊过程中存在的点焊压痕、裂纹、缩孔等缺陷建立仿真模型,分析上述缺陷对超声波的传播影响规律,进而分析缺陷对超声回波及回波幅值特征量的影响,为凸/点焊缺陷的识别提供样本数据。本文对凸/点焊接头超声检测回波信号进行了时频分析,利用DB小波系数对回波信号进行六层次小波分解,并将小波分解的各层次分解信号分别以计算方差作为特征量的形式进行信号离散程度分析,以研究点焊熔核对回波信号各频段的影响规律。分析结果表明:超声回波小波分解的各层次低频信号的特征量均能够呈现凸/点焊接头内部结构特征,但是在熔核边缘梯度变化不明显;回波信号小波分解的各层次高频信号的特征量反映了凸/点焊接头不同层面的结构特征,尤其是通过五尺度的高频信号特征量能够清晰地辨别凸/点焊熔核和塑性连接区域,说明凸/点焊熔核相对较粗大的晶粒组织使五尺度高频信号衰减最为严重。为验证这一理论,制备了带有熔核结晶组织的平板试件并进行超声检测,试验结果与上述分析完全吻合。分别对基于超声回波幅值、小波分解时频信号的特征值进行比较发现,在有效区分凸/点焊熔核和塑性连接区方面,时频分析有明显优势。本文利用超声仿真回波五层次高频信号特征值B扫描曲线变化率(一阶导数)曲线对实际凸/点焊接头超声B扫描检测特征值曲线上的熔核边缘进行识别,实现凸/点焊熔核尺寸的定量化检测。通过对凸/点焊超声C扫描检测图像进行滤波、融合和边缘检测处理,可获得清晰的熔核及塑性连接区域形貌。通过凸/点焊接头试件金相检测表明,凸/点焊熔核尺寸超声检测结果误差较小,利用超声检测回波信号时频分析获取特征量的检测方法完全满足凸/点焊接头的检测需要。