專利名稱：一種焊接過程中預(yù)熱溫度的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測法方法，特別涉及一種焊接過程中預(yù)熱溫度的檢測方法。
背景技術(shù)：
焊接是一種將材料永久連接，并成為具有給定功能結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。幾乎所有的產(chǎn)品，從幾十萬噸巨輪到不足1克的微電子元件，在生產(chǎn)制造中都不同程度地應(yīng)用焊接技術(shù)。焊接已經(jīng)滲透到裝備制造業(yè)的各個領(lǐng)域，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和壽命以及生產(chǎn)的成本、效率和市場反應(yīng)速度。中國2007年鋼產(chǎn)量達(dá)到3. 49億噸，成為世界最大的鋼材生產(chǎn)與消費國，而焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量也突破1.3億噸，相當(dāng)于美國一年的鋼產(chǎn)量，成為世界上空前最大的焊接鋼結(jié)構(gòu)制造國。目前從中國完成的一些標(biāo)志性工程來看，焊接技術(shù)發(fā)揮了重要作用。例如三峽水利樞紐的水電裝備就是一套龐大的焊接系統(tǒng)，包括導(dǎo)水管、蝸殼、轉(zhuǎn)輪、大軸、發(fā)電機機座等，其中馬氏體不銹鋼轉(zhuǎn)輪直徑10. 7m高5.細(xì)重440t，為世界最大的鑄一焊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)輪。 該轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)和13或15個葉片焊接而成，每個轉(zhuǎn)輪的焊接需要用12t焊絲，耗時4 個多月。神舟6號飛船的成功發(fā)射與回收，標(biāo)志著中國航天事業(yè)的巨大進(jìn)步，其中兩名航天員活動的返回艙和軌道艙都是鋁合金的焊接結(jié)構(gòu)，而焊接接頭的氣密性和變形控制是焊接制造的關(guān)鍵。另外，上海盧浦大橋是世界最長的全焊鋼拱橋；國家大劇院的橢球型穹頂是世界最重的鋼結(jié)構(gòu)穹頂；奧林匹克主體育場的鳥巢式鋼結(jié)構(gòu)重4萬多噸，也是世界之最。這些大型結(jié)構(gòu)都是中國焊接制造的最大、最重、最長、最高、最厚、最新的具有代表性的重要產(chǎn)品。由此可見，焊接在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)中具有非常重要的地位和作用。從“十二五”規(guī)劃的各項國家重大技術(shù)裝備的研制項目可以看出，在百萬千瓦級核電機組、超超臨界火力發(fā)電機組成套設(shè)備、高水頭超大容量水電機組、大型抽水蓄能機組、 30^60萬瓦級循環(huán)硫化床(CFB)鍋爐的成套技術(shù)裝備、百萬噸級大型乙烯成套設(shè)備、百萬噸級大型對苯二甲酸成套設(shè)備、大型煤制氣成套設(shè)備以及大型煤礦綜合采掘成套技術(shù)與裝備中，焊接制造都是關(guān)鍵制造工藝之一。焊前對焊件整體或焊接區(qū)域局部進(jìn)行加熱的工藝手段稱為預(yù)熱，一般在對于大的工件焊接加工前，需要對加工工件進(jìn)行預(yù)熱處理，目的主要是預(yù)熱能減緩焊后的冷卻速度，有利于焊縫金屬中擴散氫的逸出，避免產(chǎn)生氫致裂紋。同時也減少焊縫及熱影響區(qū)的淬硬程度，提高了焊接接頭的抗裂性。預(yù)熱可降低焊接應(yīng)力。均勻地局部預(yù)熱或整體預(yù)熱，可以減少焊接區(qū)域被焊工件之間的溫度差(也稱為溫度梯度)。這樣，一方面降低了焊接應(yīng)力， 另一方面，降低了焊接應(yīng)變速率，有利于避免產(chǎn)生焊接裂紋。預(yù)熱可以降低焊接結(jié)構(gòu)的拘束度，對降低角接接頭的拘束度尤為明顯，隨著預(yù)熱溫度的提高，裂紋發(fā)生率下降。因此，在焊接過程預(yù)熱溫度的監(jiān)測及控制對于焊接質(zhì)量保證有著至關(guān)重要的作用，也是對于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和節(jié)約能源、提倡的綠色制造具有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對焊接過程預(yù)熱溫度的監(jiān)測對保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要性的問題，提出了一種焊接過程中預(yù)熱溫度的檢測方法，。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種焊接過程中預(yù)熱溫度的檢測方法，帶無線WiFi的熱成像儀采集現(xiàn)場焊接加工工件溫度場數(shù)據(jù)及熱圖通過無線方式將信息上傳給無線WiFi網(wǎng)關(guān)，無線WiFi網(wǎng)關(guān)通過有線方式與計算機通信；基于IEEE802. 15. 4的無線紅外溫度計采集溫度數(shù)據(jù)通過無線方式上傳給基于IEEE802. 15. 4的無線網(wǎng)關(guān)，基于IEEE802. 15. 4的無線網(wǎng)關(guān)通過有線方式與計算機通信，計算機上分析軟件對熱圖像和溫度數(shù)據(jù)的分析，確定焊接加工工件的預(yù)熱溫度及溫度場的分布情況，繪制加工件表面溫場曲面圖，并對于超溫進(jìn)行報警和數(shù)據(jù)存儲。所述無線WiFi熱成像儀安裝在焊接加工工件焊縫一側(cè)，遠(yuǎn)離加熱源。所述基于IEEE802. 15. 4的無線紅外溫度計安裝在焊接加工工件焊縫一側(cè)，檢測點正對焊縫，遠(yuǎn)離加熱源。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明一種焊接過程中預(yù)熱溫度的檢測方法，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來對焊接過程預(yù)熱溫度進(jìn)行檢測，無須排線放線，安裝部署靈活，投資小。 對于焊接工件的焊接質(zhì)量保證提供強有力的支持。本方法完全適合于焊接過程工件位置的不確定性的加工特性，從而可以提高制造企業(yè)的焊接工件的一次成品率，并且對節(jié)能降耗的意義將是巨大的，具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)價值和環(huán)保價值。


圖1為本發(fā)明焊接過程預(yù)熱溫度檢測的系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式如圖1所示焊接過程預(yù)熱溫度檢測的系統(tǒng)框圖，包括帶無線WiFi的熱成像儀 1、基于IEEE802. 15. 4的無線紅外溫度計2、供電池組3、計算機4、無線WiFi網(wǎng)關(guān)5、基于IEEE802. 15. 4的無線網(wǎng)關(guān)6、焊接加工工件7，由帶無線WiFi的熱成像儀1和基于 IEEE802. 15. 4的無線紅外溫度計2組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安裝于焊接加工工件7遠(yuǎn)離加熱源側(cè)，帶無線WiFi的熱成像儀1采集現(xiàn)場焊接加工工件7溫度場數(shù)據(jù)及熱圖通過無線方式將信息上傳給無線WiFi網(wǎng)關(guān)5，網(wǎng)關(guān)5通過有線方式與計算機4通信；基于 IEEE802. 15. 4的無線紅外溫度計2將溫度數(shù)據(jù)通過無線方式上傳給基于IEEE802. 15. 4的無線網(wǎng)關(guān)6，網(wǎng)關(guān)6通過有線方式與計算機4通信。計算機4上分析軟件綜合利用對熱圖像和溫度數(shù)據(jù)的分析，來確定焊接加工工件的預(yù)熱溫度，及溫度場的分布情況，繪制加工件表面溫場曲面圖，并對于超溫進(jìn)行報警，并將數(shù)據(jù)存儲。該發(fā)明的檢測方法中，利用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這樣一個新興技術(shù)作為實現(xiàn)工具來完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，并將WiFi技術(shù)和短程無線網(wǎng)絡(luò)信技術(shù)有機融合，在系統(tǒng)中并存。并綜合利用了溫場分布法、溫度梯度法、紅外成像法來對焊接過程焊接工件的溫場分布進(jìn)行分析，從而更能準(zhǔn)確地判斷焊接過程焊縫預(yù)熱溫度分布，并且利用紅外溫度計校正預(yù)熱溫度，從而可以明顯提高制造企業(yè)的焊接工件的一次成品率，并且對節(jié)能降耗的意義將是巨大的，具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)價值和環(huán)保價值。
權(quán)利要求
1.一種焊接過程中預(yù)熱溫度的檢測方法，其特征在于，帶無線WiFi的熱成像儀采集現(xiàn)場焊接加工工件溫度場數(shù)據(jù)及熱圖通過無線方式將信息上傳給無線WiFi網(wǎng)關(guān)，無線WiFi 網(wǎng)關(guān)通過有線方式與計算機通信；基于IEEE802. 15. 4的無線紅外溫度計采集溫度數(shù)據(jù)通過無線方式上傳給基于IEEE802. 15. 4的無線網(wǎng)關(guān)，基于IEEE802. 15. 4的無線網(wǎng)關(guān)通過有線方式與計算機通信，計算機上分析軟件對熱圖像和溫度數(shù)據(jù)的分析，確定焊接加工工件的預(yù)熱溫度及溫度場的分布情況，繪制加工件表面溫場曲面圖，并對于超溫進(jìn)行報警和數(shù)據(jù)存儲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述焊接過程中預(yù)熱溫度的檢測方法，其特征在于，所述無線WiFi 熱成像儀安裝在焊接加工工件焊縫一側(cè)，遠(yuǎn)離加熱源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述焊接過程中預(yù)熱溫度的檢測方法，其特征在于，所述基于 IEEE802. 15. 4的無線紅外溫度計安裝在焊接加工工件焊縫一側(cè)，檢測點正對焊縫，遠(yuǎn)離加熱源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種焊接過程中預(yù)熱溫度的檢測方法，帶無線WiFi的熱成像儀采集現(xiàn)場焊接加工工件溫度場數(shù)據(jù)及熱圖；基于IEEE802.15.4的無線紅外溫度計采集溫度數(shù)據(jù)，兩組數(shù)據(jù)分別通過無線方式上傳給無線WiFi網(wǎng)關(guān)和基于IEEE802.15.4的無線網(wǎng)關(guān)，然后網(wǎng)關(guān)與計算機有線通信，計算機上分析軟件對熱圖像和溫度數(shù)據(jù)的分析，確定焊接加工工件的預(yù)熱溫度及溫度場的分布情況，繪制加工件表面溫場曲面圖，并對于超溫進(jìn)行報警和數(shù)據(jù)存儲。無須排線放線，安裝部署靈活，投資小。完全適合于焊接過程工件位置的不確定性的加工特性，提高制造企業(yè)的焊接工件的一次成品率，并且對節(jié)能降耗的意義將是巨大的，具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)價值和環(huán)保價值。
文檔編號G08C17/02GK102521955SQ20111042860
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者卞愛民, 周一軍, 涂煊, 高瑋寅 申請人:上海工業(yè)自動化儀表研究院, 上海西派埃自動化技術(shù)工程有限公司