一种适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法及系统。通过获取连退机组焊机的设备参数、带材工艺参数和焊接工艺参数；确定焊接单位所需的总热量；确定上焊轮与前行带钢的接触宽度和下焊轮与后行带钢的接触宽度；根据带材工艺参数、焊接工艺参数、接触宽度，分别确定前行带钢电阻和后行带钢电阻；根据电阻，确定焊缝处总电阻；根据焊缝处总电阻，确定焊接熔核时单位有效热量；根据焊接熔核时单位有效热量，确定焊缝厚度；确定焊接过程有效热量与焊接过程熔核所需热量的比值；根据焊缝厚度和所需热量的比值，确定焊缝质量的目标函数；根据焊缝质量的目标函数对焊缝质量进行预报。本发明专利技术通过焊缝质量影响模型对焊机焊接质量起到预报的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法及系统
本专利技术涉及连退焊接
，特别是涉及一种适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法及系统。
技术介绍
近年来，随着汽车制造、精密仪器仪表、家电包装等行业的快速发展，连退机组对焊接工艺要求不断提升，焊接质量的提升成为关键，建立一种适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法，已经成为现场技术人员关注的重点。焊接质量的好坏决定着带钢产品的质量与产量，而决定焊接质量的关键因素在于焊接参数的设定。目前，对于已有的钢种和厚度的产品，通过大量试验可以得出合理的焊接参数，且在焊机的能力范围之内；而对于新钢种而言，在没有焊接试验的前提下，焊接参数的设定不合理，超过了焊机的能力范围之外，容易导致焊缝质量不佳，严重的话还会存在断带风险后会直接导致生产线停机，作业率下降，产品成材率下降。在给定焊透率A的前提下，通过焊接过程熔核所需热量计算模型可定量计算出单位宽度熔核所需热量；在当前焊接工艺参数下，通过焊接过程有效热量计算模型可定量计算出当前工艺参数下单位宽度所产生的有效热量。若要使带钢焊接质量达到最优，则需使有效热量刚好等于熔核热量，有效热量偏小则会出现虚焊现象，且有效热量越小虚焊越严重；有效热量偏大则会出现过焊现象，且有效热量越大过焊越严重。因此，为保证焊接质量，以熔核热量为桥梁，通过焊接过程熔核所需热量计算模型与焊接过程有效热量计算模型的耦合，即可在给定焊透率的前提下定量匹配与优化焊接电流、焊轮压力、焊接速度等焊接工艺参数，保证焊接质量。目前，根据文献检索，国内外研究较多的是优化焊接电流、焊接电压、焊轮压力、焊接速度、搭接量、补偿量等焊接工艺参数或者焊接安全检测及焊机检修，并没有提到要对连退机组的焊机焊缝质量进行预报。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法及系统，对焊机焊接质量起到预报的作用，确保焊接过程中焊缝的质量最好，并且提高实际生产效率，给机组带来经济效益。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法，包括：获取连退机组焊机的设备参数，所述设备参数包括上焊轮厚度、下焊轮厚度、上焊轮半径、下焊轮半径、上焊轮弹性模量、上焊轮泊松比、上焊轮速度、下焊轮弹性模量、下焊轮泊松比和下焊轮速度；获取带材工艺参数和焊接工艺参数，所述工艺参数包括：前行带钢弹性模量、前行带钢泊松比，前行带钢速度、后行带钢弹性模量、后行带钢泊松比、后行带钢速度、前行带钢压痕高度、后行带钢压痕高度、带钢比热容、带钢密度、带钢常温与熔核状态的温度差、前行带钢焊接碳当量、后行带钢焊接碳当量、前行带钢厚度、后行带钢厚度、搭接量、补偿量、焊轮压力、碾压轮压力、焊接速度、带钢表面温度和焊接电流；根据所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用热量计算公式，确定焊接单位所需的总热量；根据所述设备参数、所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用赫兹公式，分别确定上焊轮与前行带钢的接触宽度和下焊轮与后行带钢的接触宽度；根据所述带材工艺参数、所述焊接工艺参数、所述上焊轮与前行带钢的接触宽度及所述下焊轮与后行带钢的接触宽度，分别确定前行带钢电阻和后行带钢电阻；根据所述前行带钢电阻和所述后行带钢电阻，确定焊缝处总电阻；根据焊缝处总电阻，确定焊接熔核时单位有效热量；根据所述焊接熔核时单位有效热量，确定焊缝厚度；根据焊接单位所需的总热量和所述焊接熔核时单位有效热量，确定焊接过程有效热量与焊接过程熔核所需热量的比值；根据所述焊缝厚度和所述焊接过程有效热量与焊接过程熔核所需热量的比值，确定焊缝质量的目标函数；根据所述焊缝质量的目标函数对焊缝质量进行预报。可选的，所述根据所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用热量计算公式，确定焊接单位所需的总热量，具体包括：根据所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用热量计算公式Q需＝λcA·[(δs+δx)-(cs+cx)](bdjl+bbcl)·ρΔT，确定焊接单位所需的总热量；其中，λ为熔核熔融系数，A为保证焊接质量，取焊透率在60％～80％之间的数值，c为带钢比热容，δs为前行带钢厚度、δx为后行带钢厚度，cs为前行带钢压痕高度、cx为后行带钢压痕高度，bdjl为搭接量、bbcl为补偿量，ρ为带钢密度、ΔT为带钢常温与熔核状态的温度差，Q需为焊接单位所需的总热量。可选的，所述根据所述设备参数、所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用赫兹公式，分别确定上焊轮与前行带钢的接触宽度和下焊轮与后行带钢的接触宽度，具体包括：根据所述设备参数、所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用赫兹公式：分别确定上焊轮与前行带钢的接触宽度和下焊轮与后行带钢的接触宽度；其中，P1为焊轮压力，v1为上焊轮泊松比，v2为前行带钢泊松比，v3为下焊轮泊松比，v4为后行带钢泊松比，E1为上焊轮弹性模量，E2为前行带钢弹性模量，E3为下焊轮弹性模量，E4为后行带钢弹性模量，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，bdws为上焊轮与前行带钢的接触宽度，bdwx为下焊轮与后行带钢的接触宽度。可选的，所述根据所述带材工艺参数、所述焊接工艺参数、所述上焊轮与前行带钢的接触宽度及所述下焊轮与后行带钢的接触宽度，分别确定前行带钢电阻和后行带钢电阻，具体包括：根据所述带材工艺参数、所述焊接工艺参数、所述上焊轮与前行带钢的接触宽度及所述下焊轮与后行带钢的接触宽度采用公式：分别确定前行带钢电阻和后行带钢电阻；其中，ρ0为带钢0℃时的电阻率，α为电阻率随温度变化的电阻温度系数，K1为边缘效应引起电流场扩展的系数，K2为绕流现象引起电流扩展的系数，K3为碳当量对电阻的影响指数，K4为熔核熔融宽度系数，δs为前行带钢厚度、δx为后行带钢厚度，bdjl为搭接量，bdws为上焊轮与前行带钢的接触宽度，bdwx为下焊轮与后行带钢的接触宽度，Ce1为前行带钢焊接碳当量、Ce2为后行带钢焊接碳当量，Rw1为前行带钢，Rw2为后行带钢电阻。可选的，所述根据所述前行带钢电阻和所述后行带钢电阻，确定焊缝处总电阻，具体包括：根据所述前行带钢电阻和所述后行带钢电阻采用公式确定焊缝处总电阻；其中，m为与接触形式有关的系数；Kc为与接触材料、表面情况、接触形式等有关的系数，P1为焊轮压力，Rw1为前行带钢，Rw2为后行带钢电阻，R为焊缝处总电阻。可选的，所述根据焊缝处总电阻，确定焊接熔核时单位有效热量，具体包括：根据焊缝处总电阻采用公式确定焊接熔核时单位有效热量；其中，γ为有效热量计算系数，φ为带钢厚度对有效热量的影响指数，β为带钢焊接碳当量对有效热量的影响指数，I为焊接电流，R为焊缝处总电阻，V为焊接速度，Ce1为前行带钢焊接碳当量、Ce2为后行带钢焊接碳当量，Q1为焊接熔核时单位有效热量。可选的，所述根据所述焊接熔核时单位有效热量，确定焊缝厚度，具体包括：根据所述焊接熔核时单位有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法，其特征在于，包括：/n获取连退机组焊机的设备参数，所述设备参数包括上焊轮厚度、下焊轮厚度、上焊轮半径、下焊轮半径、上焊轮弹性模量、上焊轮泊松比、上焊轮速度、下焊轮弹性模量、下焊轮泊松比和下焊轮速度；/n获取带材工艺参数和焊接工艺参数，所述工艺参数包括：前行带钢弹性模量、前行带钢泊松比，前行带钢速度、后行带钢弹性模量、后行带钢泊松比、后行带钢速度、前行带钢压痕高度、后行带钢压痕高度、带钢比热容、带钢密度、带钢常温与熔核状态的温度差、前行带钢焊接碳当量、后行带钢焊接碳当量、前行带钢厚度、后行带钢厚度、搭接量、补偿量、焊轮压力、碾压轮压力、焊接速度、带钢表面温度和焊接电流；/n根据所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用热量计算公式，确定焊接单位所需的总热量；/n根据所述设备参数、所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用赫兹公式，分别确定上焊轮与前行带钢的接触宽度和下焊轮与后行带钢的接触宽度；/n根据所述带材工艺参数、所述焊接工艺参数、所述上焊轮与前行带钢的接触宽度及所述下焊轮与后行带钢的接触宽度，分别确定前行带钢电阻和后行带钢电阻；/n根据所述前行带钢电阻和所述后行带钢电阻，确定焊缝处总电阻；/n根据焊缝处总电阻，确定焊接熔核时单位有效热量；/n根据所述焊接熔核时单位有效热量，确定焊缝厚度；/n根据焊接单位所需的总热量和所述焊接熔核时单位有效热量，确定焊接过程有效热量与焊接过程熔核所需热量的比值；/n根据所述焊缝厚度和所述焊接过程有效热量与焊接过程熔核所需热量的比值，确定焊缝质量的目标函数；/n根据所述焊缝质量的目标函数对焊缝质量进行预报。/n...

【技术特征摘要】
1.一种适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法，其特征在于，包括：
获取连退机组焊机的设备参数，所述设备参数包括上焊轮厚度、下焊轮厚度、上焊轮半径、下焊轮半径、上焊轮弹性模量、上焊轮泊松比、上焊轮速度、下焊轮弹性模量、下焊轮泊松比和下焊轮速度；
获取带材工艺参数和焊接工艺参数，所述工艺参数包括：前行带钢弹性模量、前行带钢泊松比，前行带钢速度、后行带钢弹性模量、后行带钢泊松比、后行带钢速度、前行带钢压痕高度、后行带钢压痕高度、带钢比热容、带钢密度、带钢常温与熔核状态的温度差、前行带钢焊接碳当量、后行带钢焊接碳当量、前行带钢厚度、后行带钢厚度、搭接量、补偿量、焊轮压力、碾压轮压力、焊接速度、带钢表面温度和焊接电流；
根据所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用热量计算公式，确定焊接单位所需的总热量；
根据所述设备参数、所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用赫兹公式，分别确定上焊轮与前行带钢的接触宽度和下焊轮与后行带钢的接触宽度；
根据所述带材工艺参数、所述焊接工艺参数、所述上焊轮与前行带钢的接触宽度及所述下焊轮与后行带钢的接触宽度，分别确定前行带钢电阻和后行带钢电阻；
根据所述前行带钢电阻和所述后行带钢电阻，确定焊缝处总电阻；
根据焊缝处总电阻，确定焊接熔核时单位有效热量；
根据所述焊接熔核时单位有效热量，确定焊缝厚度；
根据焊接单位所需的总热量和所述焊接熔核时单位有效热量，确定焊接过程有效热量与焊接过程熔核所需热量的比值；
根据所述焊缝厚度和所述焊接过程有效热量与焊接过程熔核所需热量的比值，确定焊缝质量的目标函数；
根据所述焊缝质量的目标函数对焊缝质量进行预报。


2.根据权利要求1所述的适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法，其特征在于，所述根据所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用热量计算公式，确定焊接单位所需的总热量，具体包括：
根据所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用热量计算公式Q需＝λcA·[(δs+δx)-(cs+cx)](bdjl+bbcl)·ρΔT，确定焊接单位所需的总热量；
其中，λ为熔核熔融系数，A为保证焊接质量，取焊透率在60％～80％之间的数值，c为带钢比热容，δs为前行带钢厚度、δx为后行带钢厚度，cs为前行带钢压痕高度、cx为后行带钢压痕高度，bdjl为搭接量、bbcl为补偿量，ρ为带钢密度、ΔT为带钢常温与熔核状态的温度差，Q需为焊接单位所需的总热量。


3.根据权利要求2所述的适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法，其特征在于，所述根据所述设备参数、所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用赫兹公式，分别确定上焊轮与前行带钢的接触宽度和下焊轮与后行带钢的接触宽度，具体包括：
根据所述设备参数、所述带材工艺参数和所述焊接工艺参数采用赫兹公式：

分别确定上焊轮与前行带钢的接触宽度和下焊轮与后行带钢的接触宽度；
其中，P1为焊轮压力，v1为上焊轮泊松比，v2为前行带钢泊松比，v3为下焊轮泊松比，v4为后行带钢泊松比，E1为上焊轮弹性模量，E2为前行带钢弹性模量，E3为下焊轮弹性模量，E4为后行带钢弹性模量，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，bdws为上焊轮与前行带钢的接触宽度，bdwx为下焊轮与后行带钢的接触宽度。


4.根据权利要求3所述的适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法，其特征在于，所述根据所述带材工艺参数、所述焊接工艺参数、所述上焊轮与前行带钢的接触宽度及所述下焊轮与后行带钢的接触宽度，分别确定前行带钢电阻和后行带钢电阻，具体包括：
根据所述带材工艺参数、所述焊接工艺参数、所述上焊轮与前行带钢的接触宽度及所述下焊轮与后行带钢的接触宽度采用公式：分别确定前行带钢电阻和后行带钢电阻；
其中，ρ0为带钢0℃时的电阻率，α为电阻率随温度变化的电阻温度系数，K1为边缘效应引起电流场扩展的系数，K2为绕流现象引起电流扩展的系数，K3为碳当量对电阻的影响指数，K4为熔核熔融宽度系数，δs为前行带钢厚度、δx为后行带钢厚度，bdjl为搭接量，bdws为上焊轮与前行带钢的接触宽度，bdwx为下焊轮与后行带钢的接触宽度，Ce1为前行带钢焊接碳当量、Ce2为后行带钢焊接碳当量，Rw1为前行带钢，Rw2为后行带钢电阻。


5.根据权利要求4所述的适合于米巴赫焊机的焊缝质量预报方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：白振华，顾清，翟乾俊，姚利辉，任明华，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13