CN114160944B - 用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法 - Google Patents
用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114160944B CN114160944B CN202010954221.8A CN202010954221A CN114160944B CN 114160944 B CN114160944 B CN 114160944B CN 202010954221 A CN202010954221 A CN 202010954221A CN 114160944 B CN114160944 B CN 114160944B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- welding
- strip steel
- thickness
- resistance
- coefficient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 297
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 163
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 163
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 4
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/36—Auxiliary equipment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Resistance Welding (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,包括以下步骤:步骤1:收集连退机组窄搭接电阻焊机的焊接工艺参数;步骤2:计算上焊轮与前行带钢的接触宽度bdws和下焊轮与后行带钢的接触宽度bdwx;步骤3:计算前行带钢与电极间的接触电阻Rw1和后行带钢与电极间的接触电阻Rw2;步骤4:计算焊缝处的总电阻R;步骤5:计算焊接熔核时的有效热量Q1;步骤6:计算焊缝厚度H;步骤7:输出连退机组焊缝厚度的预测结果H;步骤8:计算焊缝厚度的占比。本发明能根据焊接工艺的参数预测焊接后的焊缝厚度,适用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预报,推广应用前景良好。
Description
技术领域
本发明涉及连退焊接工艺中的焊接质量控制方法,尤其涉及一种用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法。
背景技术
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,焊缝厚度作为焊缝质量好坏的重要因素。焊接工艺是指依据所焊接的前后材料的性质,选择合理的焊接形式与焊接技术,设定合理的焊接电流、焊接速度、焊轮压力等参数,通过预热处理及保持时间、焊后消除应力热处理,规定相应的操作技术要求,选择合理的焊条材质,以达到符合条件的焊接接头、抗拉强度等技术要求,形成永久性的连接。
焊缝厚度模型的建立与焊接融合所需要的热量以及有效热量有关,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,当有效热量偏小则会出现虚焊现象;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。在连退机组生产中,虚焊和过焊情况严重时导致焊缝厚度无法到达最优,最后会出现断带事故,而发生断带事故后会直接导致生产线停机、作业率下降、产品成材率下降等问题。
中国发明专利申请CN201910492079.7公开了一种电阻缝焊工艺参数的获取方法及焊接方法,电阻缝焊工艺参数的获取方法,最快焊接速度通过以下步骤确定:基于有限元法,建立窄搭接电阻缝焊温度场/应力场计算模块;根据窄搭接电阻缝焊温度场/应力场计算模块,给定的焊接电流、电极压力与搭接量,提取出熔核尺寸和塑性环尺寸;以熔核尺寸和塑性环尺寸为约束条件,求解最快焊接速度。该专利申请采用焊接电流、电极压力与搭接量来求解最快的焊接速度,虽然该专利申请提高了焊接速度,但焊接质量的影响因素众多,焊缝厚度是其中的主要影响因素,该专利申请无法对焊缝厚度起到有效的控制和预报,从而无法用于焊接质量的预报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,能根据焊接工艺的参数预测焊接后的焊缝厚度,适用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预报,推广应用前景良好。
本发明是这样实现的:
一种用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,包括以下步骤:
步骤1:收集连退机组窄搭接电阻焊机的焊接工艺参数;
步骤2:计算上焊轮与前行带钢的接触宽度bdws和下焊轮与后行带钢的接触宽度bdwx;计算公式为:
其中,Yhls为上焊轮对前行带钢的影响系数,E1为上焊轮弹性模量,v1为上焊轮泊松比,E2为前行带钢弹性模量、v2为前行带钢泊松比,Rhls为上焊轮半径;
其中,Yhlx为下焊轮对后行带钢的影响系数,E3为下焊轮弹性模量,v3为下焊轮泊松比,E4为后行带钢弹性模量、v4为后行带钢泊松比,Rhlx为下焊轮半径;
步骤3:计算前行带钢与电极间的接触电阻Rw1和后行带钢与电极间的接触电阻Rw2;
其中,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;K31为前行带钢焊接碳当量对前行带钢与电极间的接触电阻的影响指数,K32为后行带钢焊接碳当量对后行带钢与电极间的接触电阻的影响指数;ρ01为前行带钢0℃时的电阻率,该电阻率由前行带钢的钢种确定,ρ02为后行带钢0℃时的电阻率,该电阻率由后行带钢的钢种确定;α11为电阻率ρ01随温度变化的电阻温度系数,α12为电阻率ρ02随温度变化的电阻温度系数;K4为熔核熔融宽度系数;Ce1为前行带钢焊接碳当量;h1为前行带钢厚度;bdjl为搭接量;Ce2为后行带钢焊接碳当量;h2为后行带钢厚度;
步骤4:计算焊缝处的总电阻R,计算公式为:
其中,P为焊接压力,m为焊轮接触形式相关系数,m由焊接时焊轮与带钢的接触形式确定,Kc为接触系数,该接触系数由接触材料和表面情况确定;
步骤5:计算焊接熔核时的有效热量Q1,计算公式为:
其中,γ为有效热量计算系数,α2为搭接处的厚度对有效热量的影响指数,β为前行带钢和后行带钢焊接碳当量的平均值对有效热量的影响指数,I为焊接电流,V为焊接速度V,R为焊接电阻;
步骤6:计算焊缝厚度H,计算公式为:
其中,a、b、c均为模型系数,BQ为有效热量影响系数,BP为焊接压力影响系数,BL为搭接量影响系数;
步骤7:输出连退机组焊缝厚度的预测结果H;
步骤8:计算焊缝厚度的占比,计算公式为:
H/h*100% (10)。
所述的步骤1中,焊接工艺参数包括:焊接压力P、搭接量bdjl、焊接电流I、焊接速度V、焊接电阻R、上焊轮半径Rhls、下焊轮半径Rhlx、上焊轮弹性模量E1、上焊轮泊松比v1、前行带钢弹性模量E2、前行带钢泊松比v2、下焊轮弹性模量E3、下焊轮泊松比v3、后行带钢弹性模量E4、后行带钢泊松比v4、前行带钢焊接碳当量Ce1、后行带钢焊接碳当量Ce2、前行带钢厚度h1、后行带钢厚度h2。
所述的搭接量bdjl的取值范围是0.7-1.3mm。
所述的步骤2中,上焊轮对前行带钢的影响系数Yhls的取值范围是0<Yhls<1,下焊轮对后行带钢的影响系数Yhlx的取值范围是0<Yhlx<1。
所述的步骤3中,边缘效应引起电流场扩展的系数K1=0.82-0.84;绕流现象引起电流扩展的系数K2=0.8-0.9;前行带钢焊接碳当量对前行带钢与电极间的接触电阻的影响指数K31=0.05,后行带钢焊接碳当量对后行带钢与电极间的接触电阻的影响指数K32=0.06;电阻率ρ01=9.78×10-8Ωm,电阻率ρ02=9.78×10-8Ωm,电阻温度系数α11=6.51×10-3,电阻温度系数α12=6.46×10-3;熔核熔融宽度系数K4=1.5。
所述的步骤4中,上焊轮与前行带钢以及下焊轮与后行带钢采用点接触形式焊接时,m=0.5;上焊轮与前行带钢以及下焊轮与后行带钢采用线接触形式焊接时,m=0.7;上焊轮与前行带钢以及下焊轮与后行带钢采用面接触形式焊接时,m=1。
所述的步骤4中,接触系数Kc=0.2-0.3。
所述的步骤5中,有效热量计算系数γ=0.2,搭接处的厚度对有效热量的影响指数α2=0.25-0.35,前行带钢和后行带钢焊接碳当量的平均值对有效热量的影响指数β=0.1-2。
所述的步骤6还包括:
步骤6.1:设定:误差精度为ε、样本数量为m×n×o、以及计算焊缝厚度的过程量为h、i、j;定义:样本焊缝厚度为hhij、焊缝计算厚度为H(X)、控制函数为Ghij(X)和目标函数为F(X);
步骤6.2:初始化X0={BP0,BQ0,BL0,a0,b0,c0};
步骤6.3:令h=1,i=1,j=1;
步骤6.4:计算控制函数Ghij(X),计算公式为:
Ghij(X)=|hhij-H(X)| (8);
步骤6.5:计算目标函数F(X),计算公式为:
步骤6.6:判断是否h>m,若是,则执行步骤6.7,若否,则令h=h+1,并返回步骤6.4;
步骤6.7:判断是否i>n,若是,则执行步骤6.8,若否,则令i=i+1,并返回步骤6.4;
步骤6.8:判断是否j>o,若是,则执行步骤6.9,若否,则令j=j+1,并返回步骤6.4;
步骤6.9:判断是否F(X)<ε,若是,则执行步骤6.10,若否,则返回步骤6.2;
步骤6.10:输出X={BP,BQ,BL,a,b,c}。
所述的步骤8中,焊缝厚度的占比在80%-90%范围内时,该焊缝厚度满足焊接要求。
本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
1、本发明由于建立了焊缝厚度预报模型,能在前后带钢的搭接量、带钢焊接碳当量、带钢厚度、焊接电流、焊接速度、焊接电阻和焊接压力等焊接工艺参数和产生有效热量的作用下,分析焊缝的厚度变化情况,实现在不同焊接工艺参数下最终焊缝厚度的定量计算和预报,从而确保焊缝质量达到最优。
2、本发明可作为窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预报模型,通用性强,可推广应用,能有效提高机组的实际生产效率和生产质量,并产生良好的经济效益。
本发明综合分析前后带钢的搭接量、带钢焊接碳当量、带钢厚度、焊接电流、焊接速度、焊接电阻和焊接压力等焊接工艺参数对焊缝厚度的影响,建立焊缝厚度预报模型,实现对连退机组采用不同焊接工艺时的焊缝厚度的精确计算,用于指导焊接作业以得到最佳的焊缝质量,提高生产效率和品质。
附图说明
图1是本发明用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1,一种用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,包括以下步骤:
步骤1:收集连退机组窄搭接电阻焊机的焊接工艺参数,用于下述步骤的计算。
所述的焊接工艺参数包括:焊接压力P、搭接量bdjl(搭接量bdjl是指前行带钢端部搭接在后行带钢端部上进行焊接时,前行带钢与后行带钢沿带钢长度方向的接触长度,窄搭接的搭接量bdjl范围为0.7-1.3mm)、焊接电流I、焊接速度V、焊接电阻R、上焊轮半径Rhls、下焊轮半径Rhlx、上焊轮弹性模量E1、上焊轮泊松比v1、前行带钢弹性模量E2、前行带钢泊松比v2、下焊轮弹性模量E3、下焊轮泊松比v3、后行带钢弹性模量E4、后行带钢泊松比v4、前行带钢焊接碳当量Ce1、后行带钢焊接碳当量Ce2、前行带钢厚度h1、后行带钢厚度h2。
步骤2:计算上焊轮与前行带钢的接触宽度bdws和下焊轮与后行带钢的接触宽度bdwx;计算公式为:
其中,Yhls为上焊轮对前行带钢的影响系数,Yhls由上焊轮压力、上焊轮厚度等现场具体生产因素决定,优选的,0<Yhls<1,E1为上焊轮弹性模量,v1为上焊轮泊松比,E2为前行带钢弹性模量、v2为前行带钢泊松比,Rhls为上焊轮半径。
其中,Yhlx为下焊轮对后行带钢的影响系数,Yhlx由下焊轮压力、下焊轮厚度等现场具体生产因素决定,优选的,0<Yhlx<1,E3为下焊轮弹性模量,v3为下焊轮泊松比,E4为后行带钢弹性模量、v4为后行带钢泊松比,Rhlx为下焊轮半径。
步骤3:计算前行带钢与电极间的接触电阻Rw1和后行带钢与电极间的接触电阻Rw2;计算公式为:
其中,K1为边缘效应引起电流场扩展的系数,优选的,K1=0.82-0.84;
K2为绕流现象引起电流扩展的系数,优选的,K2=0.8-0.9;
K31为前行带钢焊接碳当量对前行带钢与电极间的接触电阻的影响指数,优选的,K31=0.05;
K32为后行带钢焊接碳当量对后行带钢与电极间的接触电阻的影响指数,优选的,K32=0.06;
ρ01为前行带钢0℃时的电阻率,该电阻率由前行带钢的钢种确定;
ρ02为后行带钢0℃时的电阻率,该电阻率由后行带钢的钢种确定;
α11为电阻率ρ01随温度变化的电阻温度系数,优选的,α11=6.51×10-3;
α12为电阻率ρ02随温度变化的电阻温度系数,优选的,α12=6.46×10-3;
K4为熔核熔融宽度系数,K4=1.5;
Ce1为前行带钢焊接碳当量,h1为前行带钢厚度,bdjl为搭接量,Ce2为后行带钢焊接碳当量,h2为后行带钢厚度。
步骤4:计算焊缝处的总电阻R,计算公式为:
其中,P为焊接压力;
m为焊轮接触形式相关系数,m由焊接时焊轮与带钢的接触形式确定,优选的,上焊轮与前行带钢以及下焊轮与后行带钢采用点接触形式焊接时,m=0.5;上焊轮与前行带钢以及下焊轮与后行带钢采用线接触形式焊接时,m=0.7;上焊轮与前行带钢以及下焊轮与后行带钢采用面接触形式焊接时,m=1;
Kc为接触系数,该接触系数由接触材料(接触材料是指上焊轮材料、下焊轮材料、前行带钢材料、后行带钢材料)、表面情况(表面情况是指前行带钢和后行带钢表面粗糙度、上焊轮和下焊轮表面粗糙度)等确定,优选的,Kc=0.2-0.3。
步骤5:计算焊接熔核时的有效热量Q1,计算公式为:
其中,γ为有效热量计算系数,优选的,γ=0.2;
α2为搭接处的带钢厚度对有效热量的影响指数,优选的,α2=0.25-0.35;
β为前行带钢和后行带钢焊接碳当量的平均值对有效热量的影响指数,优选的,β=0.1-2;
I为焊接电流,V为焊接速度V,R为焊接电阻。
步骤6:计算焊缝厚度H,计算公式为:
其中,a、b、c均为模型系数,BQ为有效热量影响系数,BP为焊接压力影响系数,BL为搭接量影响系数。
步骤6.1:设定:误差精度为ε、样本数量为m×n×o、以及计算焊缝厚度的过程量为h、i、j,定义:样本焊缝厚度为hhij、焊缝计算厚度为H(X)、控制函数为Ghij(X)和目标函数为F(X)。
步骤6.2:初始化X0={BP0,BQ0,BL0,a0,b0,c0}。
步骤6.3:令h=1,i=1,j=1。
步骤6.4:计算控制函数Ghij(X),计算公式为:
Ghij(X)=|hhij-H(X)| (8)。
步骤6.5:计算目标函数F(X),计算公式为:
步骤6.6:判断是否h>m,若是,则执行步骤6.7,若否,则令h=h+1,并返回步骤6.4。
步骤6.7:判断是否i>n,若是,则执行步骤6.8,若否,则令i=i+1,并返回步骤6.4。
步骤6.8:判断是否j>o,若是,则执行步骤6.9,若否,则令j=j+1,并返回步骤6.4。
步骤6.9:判断是否F(X)<ε,若是,则执行步骤6.10,若否,则返回步骤6.2。
步骤6.10:输出X={BP,BQ,BL,a,b,c}。
步骤7:输出连退机组焊缝厚度的预测结果H。
步骤8:计算焊缝厚度的占比,计算公式为:
H/h*100% (10)。
焊缝厚度的占比在80%-90%范围内时,该焊缝厚度满足焊接要求,上述预测模型可作为窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预报方法。
实施例1:
步骤1:收集连退机组窄搭接电阻焊机的焊接工艺参数:
焊接压力P=12KN;搭接量bdjl=1.2mm;焊接电流I=10.5KA;焊接速度V=10m/min;焊接电阻R=5.6×10-5Ω;上焊轮半径Rhls=150mm;下焊轮半径Rhlx=150mm;上焊轮弹性模量E1=2.1×105MPa;上焊轮泊松比v1=0.28;前行带钢弹性模量E2=2.2×105MPa;前行带钢泊松比v2=0.3;下焊轮弹性模量E3=2.1×105MPa;下焊轮泊松比v3=0.28;后行带钢弹性模量E4=2.2×105MPa;后行带钢泊松比v4=0.3;前行带钢焊接碳当量Ce1=0.071;后行带钢焊接碳当量Ce2=0.066;前行带钢厚度h1=0.9mm;后行带钢厚度h2=0.9mm。
采用上述焊接工艺参数进行以下计算。
步骤2:根据公式(1)计算上焊轮与前行带钢的接触宽度bdws=3.03mm,根据公式(2)计算下焊轮与后行带钢的接触宽度bdwx=3.03mm。
步骤3:根据公式(3)计算前行带钢与电极间的接触电阻Rw1=1.1×10-5Ω,根据公式(4)计算后行带钢与电极间的接触电阻Rw2=1.1×10-5Ω。
在本实施中,边缘效应引起电流场扩展的系数K1=0.83,绕流现象引起电流扩展的系数K2=0.84,前行带钢碳当量对前行带钢与电极间的接触电阻的影响指数K31=0.05,电阻率ρ01=9.78×10-8Ωm,电阻温度系数α11=6.51×10-3,后行带钢碳当量对后行带钢与电极间的接触电阻的影响指数K32=0.06,电阻率ρ02=9.78×10-8Ωm,电阻温度系数α12=6.46×10-3,熔核熔融宽度系数K4=1.5。
步骤4:根据公式(5)计算焊缝处的总电阻R=4.24×10-5Ω。
在本实施例中,上焊轮与前行带钢、下焊轮与后行带钢均采用面接触形式,m=1,接触系数Kc=0.2。
步骤5:根据公式(6)计算焊接熔核时的有效热量Q1=19.7J。
在本实施例中,γ=0.2,搭接处的厚度对有效热量的影响指数α2=0.29,前行带钢和后行带钢焊接碳当量的平均值对有效热量的影响指数β=0.18。
步骤6:设定:误差精度为ε=0.1、样本数量为m×n×o=10×10×10;初始化X0={BP0,BQ0,BL0,a0,b0,c0},令h=1,i=1,j=1,控制函数Ghij(X)=|hhij-H(X)|,带入公式(9)中,输出X={BP=0.02,BQ=0.03,BL=0.05,a=0.4,b=0.6,c=0.1}
步骤7:根据公式(7)计算并预报焊缝厚度H=0.79mm。
步骤8:根据公式(10)计算焊缝厚度的占比为88%,满足焊缝厚度为带钢厚度的80%-90%的要求。
实施例2:
步骤1:收集连退机组窄搭接电阻焊机的焊接工艺参数:
焊接压力P=16KN;搭接量bdjl=1.0mm;焊接电流I=19.5KA;焊接速度V=9m/min;焊接电阻R=5.9×10-5Ω;上焊轮半径Rhls=150mm;下焊轮半径Rhlx=150mm;上焊轮弹性模量E1=2.1×105MPa;上焊轮泊松比v1=0.28;前行带钢弹性模量E2=2.2×105MPa;前行带钢泊松比v2=0.3;下焊轮弹性模量E3=2.1×105MPa;下焊轮泊松比v3=0.28;后行带钢弹性模量E4=2.2×105MPa;后行带钢泊松比v4=0.3;前行带钢焊接碳当量Ce1=0.022;后行带钢焊接碳当量Ce2=0.022;前行带钢厚度h1=1.4mm;后行带钢厚度h2=1.4mm。
采用上述焊接工艺参数进行以下计算。
步骤2:根据公式(1)计算上焊轮与前行带钢的接触宽度bdws=3.51mm,根据公式(2)计算下焊轮与后行带钢的接触宽度bdwx=3.51mm。
步骤3:根据公式(3)计算前行带钢与电极间的接触电阻Rw1=1.8×10-5Ω,根据公式(4)计算后行带钢与电极间的接触电阻Rw2=1.8×10-5Ω。
在本实施中,边缘效应引起电流场扩展的系数K1=0.83,绕流现象引起电流扩展的系数K2=0.85,前行带钢碳当量对前行带钢与电极间的接触电阻的影响指数K31=0.05,电阻率ρ01=9.78×10-8Ωm,电阻温度系数α11=6.51×10-3,后行带钢碳当量对后行带钢与电极间的接触电阻的影响指数K32=0.06,电阻率ρ02=9.78×10-8Ωm,电阻温度系数α12=6.46×10-3,熔核熔融宽度系数K4=1.5。
步骤4:根据公式(5)计算焊缝处的总电阻R=5.64×10-5Ω。
在本实施例中,上焊轮与前行带钢、下焊轮与后行带钢均采用面接触形式,m=1,接触系数Kc=0.3。
步骤5:根据公式(6)计算焊接熔核时的有效热量Q1=14.7J。
在本实施例中,γ=0.2,搭接处的厚度对有效热量的影响指数α2=0.34,前行带钢和后行带钢焊接碳当量的平均值对有效热量的影响指数β=0.19。
步骤6:设定:误差精度为ε=0.1、样本数量为m×n×o=10×10×10;初始化X0={BP0,BQ0,BL0,a0,b0,c0},令h=1,i=1,j=1,控制函数Ghij(X)=|hhij-H(X)|,带入公式(9)中,输出X={BP=0.03,BQ=0.04,BL=0.04,a=0.35,b=0.7,c=0.2}
步骤7:根据公式(7)计算并预报焊缝厚度H=1.19mm。
步骤8:根据公式(10)计算焊缝厚度的占比为85%,满足焊缝厚度为带钢厚度的80%-90%的要求。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围,因此,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,其特征是:包括以下步骤:
步骤1:收集连退机组窄搭接电阻焊机的焊接工艺参数;
步骤2:计算上焊轮与前行带钢的接触宽度bdws和下焊轮与后行带钢的接触宽度bdwx;计算公式为:
其中,Yhls为上焊轮对前行带钢的影响系数,E1为上焊轮弹性模量,v1为上焊轮泊松比,E2为前行带钢弹性模量、v2为前行带钢泊松比,Rhls为上焊轮半径;
其中,Yhlx为下焊轮对后行带钢的影响系数,E3为下焊轮弹性模量,v3为下焊轮泊松比,E4为后行带钢弹性模量、v4为后行带钢泊松比,Rhlx为下焊轮半径;
步骤3:计算前行带钢与电极间的接触电阻Rw1和后行带钢与电极间的接触电阻Rw2;
其中,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;K31为前行带钢焊接碳当量对前行带钢与电极间的接触电阻的影响指数,K32为后行带钢焊接碳当量对后行带钢与电极间的接触电阻的影响指数;ρ01为前行带钢0℃时的电阻率,该电阻率由前行带钢的钢种确定,ρ02为后行带钢0℃时的电阻率,该电阻率由后行带钢的钢种确定;α11为电阻率ρ01随温度变化的电阻温度系数,α12为电阻率ρ02随温度变化的电阻温度系数;K4为熔核熔融宽度系数;Ce1为前行带钢焊接碳当量;h1为前行带钢厚度;bdjl为搭接量;Ce2为后行带钢焊接碳当量;h2为后行带钢厚度;
步骤4:计算焊缝处的总电阻R,计算公式为:
其中,P为焊接压力,m为焊轮接触形式相关系数,m由焊接时焊轮与带钢的接触形式确定,Kc为接触系数,该接触系数由接触材料和表面情况确定;
步骤5:计算焊接熔核时的有效热量Q1,计算公式为:
其中,γ为有效热量计算系数,α2为搭接处的厚度对有效热量的影响指数,β为前行带钢和后行带钢焊接碳当量的平均值对有效热量的影响指数,I为焊接电流,V为焊接速度V,R为焊接电阻;
步骤6:计算焊缝厚度H,计算公式为:
其中,a、b、c均为模型系数,BQ为有效热量影响系数,BP为焊接压力影响系数,BL为搭接量影响系数;
步骤7:输出连退机组焊缝厚度的预测结果H;
步骤8:计算焊缝厚度的占比,计算公式为:
H/h*100%(10)。
2.根据权利要求1所述的用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,其特征是:所述的搭接量bdjl的取值范围是0.7-1.3mm。
3.根据权利要求1所述的用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,其特征是:所述的步骤2中,上焊轮对前行带钢的影响系数Yhls的取值范围是0<Yhls<1,下焊轮对后行带钢的影响系数Yhlx的取值范围是0<Yhlx<1。
4.根据权利要求1所述的用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,其特征是:所述的步骤3中,边缘效应引起电流场扩展的系数K1=0.82-0.84;绕流现象引起电流扩展的系数K2=0.8-0.9;前行带钢焊接碳当量对前行带钢与电极间的接触电阻的影响指数K31=0.05,后行带钢焊接碳当量对后行带钢与电极间的接触电阻的影响指数K32=0.06;电阻率ρ01=9.78×10-8Ωm,电阻率ρ02=9.78×10-8Ωm,电阻温度系数α11=6.51×10-3,电阻温度系数α12=6.46×10-3;熔核熔融宽度系数K4=1.5。
5.根据权利要求1所述的用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,其特征是:所述的步骤4中,上焊轮与前行带钢以及下焊轮与后行带钢采用点接触形式焊接时,m=0.5;上焊轮与前行带钢以及下焊轮与后行带钢采用线接触形式焊接时,m=0.7;上焊轮与前行带钢以及下焊轮与后行带钢采用面接触形式焊接时,m=1。
6.根据权利要求1或5所述的用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,其特征是:所述的步骤4中,接触系数Kc=0.2-0.3。
7.根据权利要求1所述的用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,其特征是:所述的步骤5中,有效热量计算系数γ=0.2,搭接处的厚度对有效热量的影响指数α2=0.25-0.35,前行带钢和后行带钢焊接碳当量的平均值对有效热量的影响指数β=0.1-2。
8.根据权利要求1所述的用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,其特征是:所述的步骤6还包括:
步骤6.1:设定:误差精度为ε、样本数量为m×n×o、以及计算焊缝厚度的过程量为h、i、j;定义:样本焊缝厚度为hhij、焊缝计算厚度为H(X)、控制函数为Ghij(X)和目标函数为F(X);
步骤6.2:初始化X0={BP0,BQ0,BL0,a0,b0,c0};
步骤6.3:令h=1,i=1,j=1;
步骤6.4:计算控制函数Ghij(X),计算公式为:
Ghij(X)=|hhij-H(X)| (8);
步骤6.5:计算目标函数F(X),计算公式为:
步骤6.6:判断是否h>m,若是,则执行步骤6.7,若否,则令h=h+1,并返回步骤6.4;
步骤6.7:判断是否i>n,若是,则执行步骤6.8,若否,则令i=i+1,并返回步骤6.4;
步骤6.8:判断是否j>o,若是,则执行步骤6.9,若否,则令j=j+1,并返回步骤6.4;
步骤6.9:判断是否F(X)<ε,若是,则执行步骤6.10,若否,则返回步骤6.2;
步骤6.10:输出X={BP,BQ,BL,a,b,c}。
9.根据权利要求1所述的用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法,其特征是:所述的步骤8中,焊缝厚度的占比在80%-90%范围内时,该焊缝厚度满足焊接要求。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010954221.8A CN114160944B (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010954221.8A CN114160944B (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114160944A CN114160944A (zh) | 2022-03-11 |
CN114160944B true CN114160944B (zh) | 2023-03-31 |
Family
ID=80476083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010954221.8A Active CN114160944B (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114160944B (zh) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101376943A (zh) * | 2007-08-28 | 2009-03-04 | 宝山钢铁股份有限公司 | 80ksi钢级直缝焊石油套管用钢、套管及制造方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3209546B2 (ja) * | 1991-08-29 | 2001-09-17 | 日本鋼管株式会社 | 鋼ストリップの溶接方法 |
JP3354321B2 (ja) * | 1994-11-08 | 2002-12-09 | 統市 渡辺 | 亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法 |
FR2821682B1 (fr) * | 2001-03-01 | 2003-05-30 | Usinor | Procede de controle et de commande d'un processus technique |
US20130092663A1 (en) * | 2011-10-14 | 2013-04-18 | Yung-Li Lee | Method of predicting spot weld failure |
JP6582811B2 (ja) * | 2015-09-28 | 2019-10-02 | 日本製鉄株式会社 | 抵抗スポット溶接のナゲット径予測方法、コンピュータプログラム、および、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
CN108015401B (zh) * | 2016-11-04 | 2020-06-23 | 宝山钢铁股份有限公司 | 具有良好接头性能的镀锌高强钢电阻点焊方法 |
CN109570808B (zh) * | 2017-09-29 | 2021-08-13 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种提高窄搭接焊机焊缝质量的方法及装置 |
JP6819712B2 (ja) * | 2018-03-27 | 2021-01-27 | Jfeスチール株式会社 | マッシュシーム溶接の溶接方法 |
-
2020
- 2020-09-11 CN CN202010954221.8A patent/CN114160944B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101376943A (zh) * | 2007-08-28 | 2009-03-04 | 宝山钢铁股份有限公司 | 80ksi钢级直缝焊石油套管用钢、套管及制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114160944A (zh) | 2022-03-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111230301B (zh) | 带铝或铝合金镀层的钢制薄壁焊接等强部件的制造方法 | |
CN103586566B (zh) | 双金属复合管半自动氩弧焊接方法 | |
CN101622368B (zh) | 热处理用电阻焊钢管及其制造方法 | |
CN109909595B (zh) | 一种590MPa级冷轧双相钢与270MPa普碳钢的窄搭接焊接方法 | |
CN103286414A (zh) | 一种油气输送抗硫管线钢管道焊接方法 | |
CN105665897A (zh) | 一种双相不锈钢埋弧自动焊焊接方法及其应用 | |
CN102151954A (zh) | 集箱管座角焊缝焊接的操作方法 | |
CN102218622B (zh) | 一种高锰钢堆焊实芯焊丝及其制造方法 | |
CN110936103A (zh) | 高硅钢热轧板的激光焊接方法及应用 | |
EP2255915B1 (en) | Submerged arc welding method with multiple electrodes for steel material | |
CN101774059A (zh) | 10CrMoAl耐海水腐蚀钢管焊接工艺 | |
CN102448655A (zh) | 钢板的潜弧焊接方法 | |
CN102935550B (zh) | 铁基高温合金薄壁环件的闪光焊成形方法 | |
CN102392242A (zh) | 一种海水泵泵轴激光熔覆工艺 | |
CN114160944B (zh) | 用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法 | |
CN105772910A (zh) | 超高强度高韧性x120级管线钢环形焊缝的焊接工艺 | |
CN107900494A (zh) | 一种s32750超级双相不锈钢冷轧薄板自熔焊接方法 | |
CN1851007A (zh) | 混凝土输送管生产工艺 | |
CN110640349A (zh) | 一种Mn13高锰钢的焊接工艺 | |
CN105312744B (zh) | 中锰耐磨钢与30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊工艺 | |
CN111119915B (zh) | 一种高强度tbm中心刀箱及制备方法 | |
CN111702334B (zh) | 一种焊接x80管线钢板材的工艺方法 | |
CN106513943B (zh) | 一种金属粉芯药芯焊丝高效焊接方法 | |
CN109226293A (zh) | 一种石油天然气管用镍基合金复合板及其制备方法 | |
CN108356397A (zh) | 一种基于残余应力调控的大型加氢反应器内壁耐腐蚀层宽带极堆焊方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |