專利名稱：一種自動優(yōu)化電弧焊工藝參數(shù)的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種利用焊接條件下的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖，優(yōu)化電弧焊工藝中預(yù)熱溫度、焊接電壓、焊接電流和焊接速度等參數(shù)的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和各種新型材料的不斷開發(fā)，焊接技術(shù)已廣泛應(yīng)用于石油化工、電力、航天航空、海洋工程、核動力工程、橋梁、船舶以及各種金屬結(jié)構(gòu)等工業(yè)部門，而電弧焊以電弧熱作為焊接熱源，是焊接技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的一種。長期以來，為了得到理想的焊接組織，從而確保焊接件的性能，電弧焊工藝參數(shù)的優(yōu)化主要通過實(shí)物試驗(yàn)來探索確定，這必將耗費(fèi)大量的人力、物力和時間，并且因?yàn)殡娀『腹に囘^程中各個環(huán)節(jié)存在的人為因素，將或多或少的影響到電弧焊工藝參數(shù)優(yōu)化的精度。
利用焊接條件下的冷卻組織轉(zhuǎn)變圖(CCT圖)可以比較方便的預(yù)測焊縫和焊接熱影響區(qū)的組織和性能。因此，許多國家都十分重視這項(xiàng)工作，常在新鋼種投產(chǎn)之前就測定出該鋼種的CCT圖，從而比較方便的查出在一定的焊接工藝條件下焊縫和焊接熱影響區(qū)的組織和性能。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于溫度極高，對焊縫及熱影響區(qū)組織變化的觀察和測試幾乎是不可能的，但借助于計算機(jī)模擬技術(shù)，模擬一定的焊接工藝條件，就可以方便地預(yù)測出焊縫和焊接熱影響區(qū)的組織和性能；反之，通過預(yù)先確定焊縫和焊接熱影響區(qū)的組織和性能，反推實(shí)現(xiàn)該結(jié)果的焊接工藝條件，就可以實(shí)現(xiàn)焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化，但該技術(shù)目前國內(nèi)外還未見報道。最新的檢索工作表明，中國航天科技集團(tuán)公司長征機(jī)械廠“鋁合金熔焊焊接過程中的在線檢測與工藝參數(shù)的優(yōu)化方法”(專利申請?zhí)?00710049788. 5)通過視覺傳感器在線實(shí)時監(jiān)測的坡口幾何尺寸及間隙信息并將其轉(zhuǎn)為電信號，通過圖像采集卡再轉(zhuǎn)為圖像信息后傳輸?shù)焦た貦C(jī)，工控機(jī)對圖像信息處理后輸出控制信號，實(shí)現(xiàn)焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化。江蘇大學(xué)“激光焊接的焊縫/熱影響區(qū)形狀及其晶粒尺寸預(yù)測方法”(專利申請?zhí)?00910232281. 2)通過模擬激光焊接不同工藝參數(shù)下的三維溫度場動態(tài)模型，結(jié)合焊接母材的基本信息，預(yù)測數(shù)不同的焊縫/熱影響區(qū)形狀及其晶粒尺寸，并以此來實(shí)現(xiàn)激光焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是根據(jù)焊接傳熱理論，利用計算機(jī)技術(shù)，模擬不同工藝參數(shù)下電弧焊的焊接熱循環(huán)曲線，與焊接母材的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖進(jìn)行疊加，預(yù)測相應(yīng)的焊縫及熱影響區(qū)的組織，直至符合要求為止，從而自動實(shí)現(xiàn)電弧焊工藝參數(shù)的優(yōu)化，大大減少了得到優(yōu)良焊縫組織的實(shí)物試驗(yàn)次數(shù)。本發(fā)明所說的自動優(yōu)化電弧焊工藝參數(shù)的方法包括以下步驟
(I)首先建立各類焊接母材的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖的圖庫，根據(jù)不同的焊接母材建立優(yōu)化的電弧焊工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，優(yōu)化后的電弧焊工藝參數(shù)包括焊接板的鋼種及其成分、熔點(diǎn)、待焊板材的尺寸規(guī)格、焊接電壓U、焊接電流I、焊接速度V、線能量、焊件的初始溫度T、焊接母材的焊縫和焊接熱影響區(qū)應(yīng)具有的組織和性能，該數(shù)據(jù)庫最初可以為空；
(2)在遇到一焊接母材時，設(shè)定該焊接母材的焊縫和焊接熱影響區(qū)應(yīng)具有的組織和性能，檢索數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，如有，則直接調(diào)取，優(yōu)化到此結(jié)束；如沒有，則進(jìn)入下一步；
(3)設(shè)定電弧焊工藝參數(shù)，包括焊接電壓U、焊接電流I、焊接速度V、焊件的初始溫度T，
根據(jù)電弧焊工藝參數(shù)計算臨界板厚*b，若焊件厚度h>臨界板厚~，則視為厚板焊件；若焊件厚度h <臨界板厚美，則視為薄板焊件。其中，區(qū)分厚板焊件與薄板焊件的依據(jù)是“臨界板厚” h，由以下計算公式推導(dǎo)而來
權(quán)利要求
1.一種自動優(yōu)化電弧焊工藝參數(shù)的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)首先建立各類焊接母材的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖的圖庫，根據(jù)不同的焊接母材建立優(yōu)化的電弧焊工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫最初可以為空；
2.如權(quán)利要求I所述的一種自動優(yōu)化電弧焊工藝參數(shù)的方法，其特征在于步驟(I)中優(yōu)化后的電弧焊工藝參數(shù)包括焊接板的鋼種及其成分、熔點(diǎn)、待焊板材的尺寸規(guī)格、焊接電壓U、焊接電流I、焊接速度V、線能量、焊件的初始溫度T、焊接母材的焊縫和焊接熱影響區(qū)應(yīng)具有的組織和性能。
3.如權(quán)利要求I所述的一種自動優(yōu)化電弧焊工藝參數(shù)的方法，其特征在于步驟(2)中 讀取并輸出相應(yīng)的電弧焊工藝參數(shù)，以表格、曲線或智能報告的方式進(jìn)行顯示。
4.如權(quán)利要求I所述的一種自動優(yōu)化電弧焊工藝參數(shù)的方法，其特征在于步驟(2)中讀取并輸出相應(yīng)的電弧焊工藝參數(shù)，以信號的方式用于控制電焊機(jī)直接實(shí)施自動化焊接。
5.如權(quán)利要求I所述的一種自動優(yōu)化電弧焊工藝參數(shù)的方法，其特征在于步驟(3)中電弧焊工藝參數(shù)采用固定步長的方式設(shè)定。
6.如權(quán)利要求I所述的一種自動優(yōu)化電弧焊工藝參數(shù)的方法，其特征在于步驟(3)中電弧焊工藝參數(shù)采用可變步長的方式設(shè)定。
7.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I所述的自動優(yōu)化電弧焊工藝參數(shù)方法的裝置，其特征在于，由判斷模塊、數(shù)據(jù)庫、前處理模塊、電弧焊的焊接熱循環(huán)曲線模擬模塊、焊縫和焊接熱影響區(qū)組織預(yù)測模塊、后處理模塊組成，其中 判斷模塊，用于判斷數(shù)據(jù)庫中焊接板鋼種的電弧焊工藝參數(shù)是否已經(jīng)優(yōu)化，若尚未優(yōu)化，則進(jìn)入前處理模塊，若已經(jīng)優(yōu)化則結(jié)束； 數(shù)據(jù)庫，用于存儲優(yōu)化后的電弧焊工藝參數(shù)包括焊接板的鋼種及其成分、熔點(diǎn)、待焊板材的尺寸規(guī)格、焊接電壓U、焊接電流I、焊接速度V、線能量、焊件的初始溫度T、焊接母材的焊縫和焊接熱影響區(qū)應(yīng)具有的組織和性能； 前處理模塊，用于設(shè)定電弧焊工藝參數(shù)，包括焊接電壓U、焊接電流I、焊接速度V、焊件的初始溫度T，為后續(xù)流程提供初始條件； 電弧焊的焊接熱循環(huán)曲線模擬模塊，用于根據(jù)設(shè)定的電弧焊工藝參數(shù)計算臨界板厚，判斷是薄板焊件還是厚板焊件，并模擬電弧焊的焊接熱循環(huán)曲線模型； 焊縫和焊接熱影響區(qū)組織預(yù)測模塊，用于輸出得到的相應(yīng)焊縫和焊接熱影響區(qū)組織； 后處理模塊，用于判斷焊接母材的焊縫和焊接熱影響區(qū)組織和性能是否滿足要求，若不滿足要求則反饋給前處理模塊重新設(shè)定，若滿足要求則輸出計算數(shù)據(jù)的結(jié)果。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，數(shù)據(jù)庫中優(yōu)化后的電弧焊工藝參數(shù)以表格、曲線或智能報告的方式進(jìn)行顯示。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，數(shù)據(jù)庫中優(yōu)化后的電弧焊工藝參數(shù)以信號的方式用于控制電焊機(jī)直接實(shí)施自動化焊接。
10.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，前處理模塊中電弧焊工藝參數(shù)采用固定步長或可變步長的方式設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動優(yōu)化電弧焊工藝參數(shù)的方法及其裝置，利用計算機(jī)技術(shù)模擬不同工藝參數(shù)下電弧焊的焊接熱循環(huán)曲線，與焊接母材的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖進(jìn)行疊加，預(yù)測相應(yīng)的焊縫及熱影響區(qū)的組織，直至符合要求為止，從而自動實(shí)現(xiàn)電弧焊工藝參數(shù)的優(yōu)化，大大減少了得到優(yōu)良焊縫組織的實(shí)物試驗(yàn)次數(shù)。
文檔編號B23K9/095GK102728932SQ20121018853
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者劉迎春, 方筠捷, 魏華峰 申請人:江蘇新瑞峰信息科技有限公司