CN115138947B - 熔化极自适应焊接方法及焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊接工艺技术领域，尤其涉及一种熔化极自适应焊接方法及焊接装置。本发明的熔化极自适应焊接方法，通过对基于平板焊接结构获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的对应关系，并确定关系曲线，再经过测量获取待测焊缝的截面积Si和待测焊缝的最大宽度Wi，再确定摆动宽度Wvi、实际焊接速度V2i和实际送丝速度V1i，进而实施焊接工艺。该方法不但具有较强的自适应能力，可适用复杂坡口，而且通过建立关系曲线，并依据关系曲线确定焊接参数，由此可以简化焊接过程。

Description

熔化极自适应焊接方法及焊接装置
技术领域
本发明涉及焊接工艺技术领域，尤其涉及一种熔化极自适应焊接方法及焊接装置。
背景技术
目前，焊接工艺参数自适应主要采用工件的一维尺寸参数自适应方式，通过激光、视觉等系统识别坡口钝边、间隙尺寸、焊缝接头尺寸及位置等，通过工艺参数进行实时调用和执行。但是，相关技术中，焊前组对要求精度高，在间隙偏差大、坡口截面复杂应用中受限。
发明内容
本发明提供一种熔化极自适应焊接方法及焊接装置，用以解决现有技术中的焊接方法对复杂坡口、摆动自适应能力差的缺陷，实现焊接速度通过标准试件获取工艺参数自适应关系曲线，并建立对应函数关系，实现摆动参数的自适应调节。
本发明提供一种熔化极自适应焊接方法，包括：
基于平板焊接结构获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的对应关系，其中标准焊缝的宽度为W0，高度为H0；
利用多元线性回归方程确定标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的关系曲线；
获取待测焊缝的截面积Si和待测焊缝的最大宽度Wi；
基于待测焊缝的最大宽度Wi，确定摆动宽度Wvi和实际焊接速度V2i，其中Wvi＝Wi-W0，V2i＝V2(1+Wvi×H0/Si)；
基于待测焊缝的截面积Si和所述关系曲线确定实际送丝速度V1i；
基于所述实际送丝速度V1i、所述实际焊接速度V2i进行焊接。
根据本发明提供的一种熔化极自适应焊接方法，所述基于平板焊接结构获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的对应关系的步骤中，
采用渐变方式获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的离散试验数据。
根据本发明提供的一种熔化极自适应焊接方法，所述基于平板焊接结构获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的对应关系的步骤中，
焊接过程无摆动时，标准焊缝的宽度为W0，高度为H0。
根据本发明提供的一种熔化极自适应焊接方法，所述利用多元线性回归方程确定标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的关系曲线的步骤中，采用插补计算的方式获取所述关系曲线。
根据本发明提供的一种熔化极自适应焊接方法，当待测焊缝为多层多道结构时，多层多道结构中的最宽焊缝为所述待测焊缝的最大宽度Wi。
根据本发明提供的一种熔化极自适应焊接方法，还包括：
基于所述实际送丝速度V1i，获取焊丝的摆动频率Ni，其中Ni＝V2i/Ai，Ai为实际送丝速度的系数。
根据本发明提供的一种熔化极自适应焊接方法，Ai的取值范围为1-3。
根据本发明提供的一种熔化极自适应焊接方法，所述熔化极自适应焊接方法适用于埋弧焊接工艺。
根据本发明提供的一种熔化极自适应焊接方法，利用激光或者摄像头测量所述待测焊缝的截面积Si和所述待测焊缝的最大宽度Wi。
本发明还提供一种焊接装置，所述焊接装置执行时实现如上所述的熔化极自适应焊接方法的步骤，且所述焊接装置包括：
焊接主机；
送丝机，所述送丝机与所述焊接主机通讯连接；
焊枪，所述焊枪通过线缆与所述焊接主机通讯连接；
激光测量装置，所述激光测量装置与控制系统通信连接；
工作台，所述工作台用于承载待焊接工件。
根据本发明实施例的熔化极自适应焊接方法，通过对基于平板焊接结构获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的对应关系，并确定关系曲线，再经过测量获取待测焊缝的截面积Si和待测焊缝的最大宽度Wi，再确定摆动宽度Wvi、实际焊接速度V2i和实际送丝速度V1i，进而实施焊接工艺。该方法不但具有较强的自适应能力，可适用复杂坡口(例如复合坡口或异型坡口等)，而且通过建立关系曲线，并依据关系曲线确定焊接参数，由此可以简化焊接过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的熔化极自适应焊接方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的焊接装置的结构示意图；
附图标记：
100、焊接装置；
110、焊接主机；
120、送丝机；130、焊枪；140、工作台；150、线缆；
160、控制系统。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图2描述本发明的熔化极自适应焊接方法及焊接装置。
参见图1所示，熔化极自适应焊接方法包括如下步骤：
S10：基于平板焊接结构获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的对应关系，其中标准焊缝的宽度为W0，高度为H0。焊接过程无摆动时，标准焊缝的宽度为W0，高度为H0。这里需要说明的是，对于形状规则的焊缝，焊缝的截面积为焊缝宽度与焊缝高度的乘积。在对平板焊接结构进行试验时，可以获取到多组离散型试验数据。进一步地，在该步骤中，可以采用渐变方式获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的离散试验数据。
S20：利用多元线性回归方程确定标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的关系曲线。在回归分析中，如果有两个或两个以上的自变量，可称为多元回归。这里，基于标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的对应关系，可以确定利用多元线性回归方程，利用多元线性回归方程即可获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的关系曲线。在获取关系曲线时，可采用插补法构造出连续的关系曲线。
S30：获取待测焊缝的截面积Si和待测焊缝的最大宽度Wi。在该步骤中，利用激光或者摄像头测量所述待测焊缝的截面积Si和所述待测焊缝的最大宽度Wi。需要说明的是，当待测焊缝为多层多道结构时，多层多道结构中的最宽焊缝为待测焊缝的最大宽度Wi。
S40：基于待测焊缝的最大宽度Wi，确定摆动宽度Wvi和实际焊接速度V2i，其中Wvi＝Wi-W0，V2i＝V2(1+Wvi×H0/Si)；
S50：基于待测焊缝的截面积Si和所述关系曲线确定实际送丝速度V1i；
S60：基于所述实际送丝速度V1i、所述实际焊接速度V2i进行焊接。
需要说明的是，为了方便描述，对上述步骤进行了编号，这里的编号仅具有示意作用，其对本发明实施例的熔化极自适应焊接方法的步骤顺序不具有限定作用。
根据本发明实施例的熔化极自适应焊接方法，通过对基于平板焊接结构获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的对应关系，并确定关系曲线，再经过测量获取待测焊缝的截面积Si和待测焊缝的最大宽度Wi，再确定摆动宽度Wvi、实际焊接速度V2i和实际送丝速度V1i，进而实施焊接工艺。该方法不但具有较强的自适应能力，可适用复杂坡口(例如复合坡口或异型坡口等)，而且通过建立关系曲线，并依据关系曲线确定焊接参数，由此可以简化焊接过程。
根据本发明的一些实施例，熔化极自适应焊接方法的步骤还包括：
基于所述实际送丝速度V1i，获取焊丝的摆动频率Ni，其中Ni＝V2i/Ai，Ai为实际送丝速度的系数，Ai的取值范围为1-3。此外，还可以通过平板焊接结构试验获取标准的Ai值。根据本发明的一些实施例，熔化极自适应焊接方法适用于埋弧焊接工艺，这样可以提升焊接方法的适用范围。
参见图2所示，本发明还提供一种焊接装置100，焊接装置100执行时实现如上所述的熔化极自适应焊接方法的步骤，且所述焊接装置100包括焊接主机110、送丝机120、焊枪130、激光测量装置、工作台140和控制系统160。
其中，送丝机120、焊枪130、激光测量装置与控制系统160均通讯连接。这里需要说明的是，控制系统160可以作为焊接装置100的控制器，其可以收集焊接数据(例如收集激光测量装置采集到的数据信息)，并将焊接数据转化成控制指令，从而可以控制送丝机120、焊枪130的动作。工作台140用于承载待焊接工件。
这里，对通讯连接的具体形式不做限定，其可以为通过导线连接的有线连接形式，也可以为通过无线信号通讯的无线连接方式。例如，如图2所示，送丝机120、焊枪130、激光测量装置与控制系统160均可以通过电缆150通讯连接。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种熔化极自适应焊接方法，其特征在于，包括：
基于平板焊接结构获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的对应关系，其中标准焊缝的宽度为W0，高度为H0；
利用多元线性回归方程确定标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的关系曲线；
获取待测焊缝的截面积Si和待测焊缝的最大宽度Wi；
基于待测焊缝的最大宽度Wi，确定摆动宽度Wvi和实际焊接速度V2i，其中Wvi = Wi -W0，V2i=V2（1+Wvi×H0/Si）；
基于待测焊缝的截面积Si和所述关系曲线确定实际送丝速度V1i；
基于所述实际送丝速度V1i、所述实际焊接速度V2i进行焊接。
2.根据权利要求1所述的熔化极自适应焊接方法，其特征在于，所述基于平板焊接结构获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的对应关系的步骤中，
采用渐变方式获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的离散试验数据。
3.根据权利要求1所述的熔化极自适应焊接方法，其特征在于，所述基于平板焊接结构获取标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的对应关系的步骤中，
焊接过程无摆动时，标准焊缝的宽度为W0，高度为H0。
4.根据权利要求1所述的熔化极自适应焊接方法，其特征在于，所述利用多元线性回归方程确定标准焊缝的截面积S0与标准送丝速度V1和标准焊接速度V2的关系曲线的步骤中，采用插补计算的方式获取所述关系曲线。
5.根据权利要求1所述的熔化极自适应焊接方法，其特征在于，当待测焊缝为多层多道结构时，多层多道结构中的最宽焊缝为所述待测焊缝的最大宽度Wi。
6.根据权利要求1所述的熔化极自适应焊接方法，其特征在于，所述熔化极自适应焊接方法适用于埋弧焊接工艺。
7.根据权利要求1所述的熔化极自适应焊接方法，其特征在于，利用激光或者摄像头测量所述待测焊缝的截面积Si和所述待测焊缝的最大宽度Wi。
8.一种焊接装置，其特征在于，所述焊接装置执行时实现如权利要求1至7任一项所述的熔化极自适应焊接方法的步骤，且所述焊接装置包括：
焊接主机；
送丝机，所述送丝机与所述焊接主机通讯连接；
焊枪，所述焊枪通过线缆与所述焊接主机通讯连接；
激光测量装置，所述激光测量装置与控制系统通信；
工作台，所述工作台用于承载待焊接工件。
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