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专利号: 2022108376347
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法,其特征在于,包括以下由计算机执行的步骤:计算焊接电流I、焊接速度V以及电极压力P;

以焊接总热量的利用率以及焊缝计算厚度与焊缝厚度设定值的接近度最高为目标建立综合优化目标函数G(X)=ωφ1(X)+(1‑ω)φ2(X);

其中,ω为焊接参数优化目标函数的加权系数;X={I、V、P};φ1(X)、φ2(X)为过程函数, F(X)j为焊接参数的影响函数,为焊接热量与焊缝厚度对影响函数的影响比

例,Q1为焊接时的有效热量,Q为焊接时的总热量,H为焊缝厚度,Hset为焊缝厚度设定值,j为参数优化次数; 为影响函数的平均值, n为焊接一卷前后带钢所采集参数的总次数;I为带材焊接时的电流,Imin≤I≤Imax,V为焊接速度,Vmin≤V≤Vmax,P为电极压力,Pmin≤P≤Pmax;Imin为带材焊接时的电流最小值,Imax为带材焊接时的电流最大值,Vmin为焊接最小速度,Vmax为焊接最大速度,Pmin为电极最小压力,Pmax为电极最大压力;

求解所述综合优化目标函数的最小值,得到最优焊接电流、焊接速度以及电极压力,包括:判断G(X)>Gcs(X)是否成立,Gcs(X)为初始设定的目标函数值;

若G(X)>Gcs(X)不成立,则令参数调节系数Gcs(X)=G(X)、αi=αi+1,按照电流优化步长、焊接速度优化步长以及电极压力优化步长分别对焊接电流、焊接速度或者电极压力的数值进行更新,基于更新后的数值进行G(X)迭代计算以及G(X)>Gcs(X)是否成立的判断;

若G(X)>Gcs(X)成立,判断优化的参数个数i<3是否成立;

若优化的参数个数i<3成立,则令i=i+1,返回到计算焊接参数I、V、P的步骤对下一个变量进行优化;i=1时对焊接电流I进行优化,i=2时对焊接速度V进行优化,i=3时对电极压力P进行优化;

若优化的参数个数i<3不成立,则对本次参数优化的参数最优值进行赋值,即Izyj=I、Vzyj=V、Pzyj=P,Izyj为焊接电流最优值,Vzyj为焊接速度最优值,Pzyj为电极压力最优值。

2.根据权利要求1所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法,其特征在于,返回到计算焊接参数I、V、P的步骤对下一个变量进行优化,包括:当对I优化时,V、P保持初始值不变,当目标函数G(X)最小时,I此时的值为最优值;

当对V优化时,I保持最优值不变,P为初始值,当目标函数G(X)最小时,V此时的值为最优值;

当对P优化时,I、V为保持最优值不变,当目标函数G(X)最小时,P此时的值为最优值。

3.根据权利要求1所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法,其特征在于,还包括:判断j

4.根据权利要求1所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法,其特征在于,计算焊接时形成熔核所需要的总热量,包括:根据公式Q=λcA·(ξshs+ξxhx)(bd+bb)ρBΔT计算形成熔核所需要的总热量Q;

其中,λ为熔核熔融系数,c为带材比热容,A为焊透率,hs为前行带材厚度,hx为后行带材厚度,ξs为电极压力对前行带钢厚度的影响系数,ξx为电极压力对后行带钢厚度的影响系数,bd为带材搭接量,bb为带材补偿量,B为焊接的带材宽度,ρ为带材密度,ΔT为带钢常温与熔核状态的温度差。

5.根据权利要求4所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法,其特征在于,计算带材焊接的有效热量,包括:根据公式 计算带材焊接的有效热量Q1;

其中,t为焊机焊接带钢的时间,γ为焊机焊接超高强钢时的有效热量计算系数,Ce1为前行带钢焊接碳当量,Ce2为后行带钢碳当量,R为焊接超高强钢时总电阻,α为带钢厚度对有效热量的影响系数,β为碳当量对有效热量的影响系数。

6.根据权利要求5所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法,其特征在于,计算焊接超高强钢时总电阻R,包括:根据公式

计算焊接

超高强钢时总电阻R;

其中,m为带材接触系数,Kc为与接触材料、表面情况、接触形式有关的系数,ρ0为带钢0°‑8时的电阻率取值,ρ0=9.78×10 Ωm,α1为温度对电阻率的影响系数,T为带材焊接时的温度,E2为带钢的弹性模量,v2为泊松比,bhls为上焊轮厚度,bhlx为下焊轮厚度,Rhls为上焊轮半径,Rhlx为下焊轮半径,E1为焊轮的弹性模量,v1为泊松比。

7.根据权利要求1所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法,其特征在于,计算带材的焊缝厚度,包括:根据公式 计算带材的焊缝厚度H;

其中,PN为碾压轮压力,Bp为电极压力对焊缝厚度的影响系数,BQ为热量对焊缝厚度的影响系数,bd为带材搭接量,bb为带材补偿量,BL为搭接量对焊缝厚度的影响系数。