一、项目背景
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。
二、原有检测方法
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
四、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。
