CN116659566A - 一种窄间隙激光-tig电弧复合焊接过程能耗检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种窄间隙激光‑TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法及系统，属于焊接加工技术领域，其中，该方法包括：采集窄间隙激光‑TIG电弧复合焊接时的空载能耗、焊接能耗、焊接前后热处理能耗和冷却系统能耗，求解电能耗；测量焊接过程中保护气体和压缩气体的气体能耗；根据电能耗和气体能耗计算焊接过程总能耗。该方法实现了窄间隙激光‑TIG电弧复合填丝焊接过程中的气体能耗和电能耗等的科学量化测定，进而可以规范企业能耗管理和能耗信息披露工作和相关政府组织和检测机构对焊接能耗认证/评价工作。
Description
技术领域
本发明涉及焊接加工技术领域，特别涉及一种窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法及系统。
背景技术
“双碳”目标将推动能源革命和产业升级，以降碳驱动为导向，通过工艺降碳、系统降碳和科技降碳等方面的举措，树立工业发展的新思维、新技术，构件工业产业发展新体系。焊接工艺作为金属材料的重要加工手段，在“双碳”的背景下，焊接技术将逐渐向能源消耗低碳化和产品轻量化方向发展，以实现节能减排降碳的目标。因此高效、优质、低能耗的焊接技术将成为未来的主要发展方向。
窄间隙激光-TIG复合焊接作为一种高效、优质、低能耗的焊接方法，已在厚壁材料的焊接中得到大范围推广应用，但相关技术中并未实现窄间隙激光-TIG电弧复合填丝焊接过程中的气体能耗和电能耗等的科学量化测定，进而难以规范企业能耗管理和能耗信息披露工作和相关政府组织和检测机构对焊接能耗认证/评价工作，甚至无法推进我国“双碳”目标的快速实现，因此亟待一种用于窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗的精准测定方法。
发明内容
本发明提供一种窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法及系统，以解决现有技术无法实现窄间隙激光-TIG电弧复合填丝焊接过程中的气体能耗和电能耗等的科学量化测定，进而难以规范企业能耗管理和能耗信息披露工作和相关政府组织和检测机构对焊接能耗认证/评价工作的技术问题。
本发明一方面实施例提供一种窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法，包括：步骤S1，采集窄间隙激光-TIG电弧复合焊接时的空载能耗、焊接能耗、焊接前后热处理能耗和冷却系统能耗，求解电能耗；步骤S2，测量焊接过程中保护气体和压缩气体的气体能耗；步骤S3，根据所述电能耗和所述气体能耗计算焊接过程总能耗。
本发明另一方面实施例提供一种窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测系统，包括：电能耗求解模块，用于采集窄间隙激光-TIG电弧复合焊接时的空载能耗、焊接能耗、焊接前后热处理能耗和冷却系统能耗，求解电能耗；
气体能耗求解模块，用于测量焊接过程中保护气体和压缩气体的气体能耗；总能耗求解模块，用于根据所述电能耗和所述气体能耗计算焊接过程总能耗。
本发明又一方面实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述实施例所述的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法。
本发明还一方面实施例提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法。
本发明的技术方案，至少实现了如下有益的技术效果：将焊接过程总能耗作为窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程中能耗的评价指标，实现了窄间隙激光-TIG电弧复合填丝焊接过程中的气体能耗和电能耗等的科学量化精准测定，从而可以规范企业能耗管理和能耗信息披露工作和相关政府组织和检测机构对焊接能耗认证/评价工作，推进我国“双碳”目标的快速实现。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例的焊接接头型式示意图；
图3为根据本发明一个实施例的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法及系统，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法。
图1是本发明一个实施例的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法的流程图。
如图1所示，该窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法包括以下步骤：
在步骤S1中，采集窄间隙激光-TIG电弧复合焊接时的空载能耗、焊接能耗、焊接前后热处理能耗和冷却系统能耗，求解电能耗。
在步骤S1中，采集窄间隙激光-TIG电弧复合焊接时的空载能耗、焊接能耗、焊接前后热处理能耗和冷却系统能耗，求解电能耗。
进一步地，在本发明的一个实施例中，步骤S1具体包括：
步骤S101，通过功率记录仪分别采集焊前的准备阶段能耗、控制层间的温度阶段能耗和焊后的设备冷却阶段能量；
步骤S102，根据准备阶段能耗、温度阶段能耗和设备冷却阶段能量求解空载能耗；
步骤S103，通过功率记录仪和电弧分析仪分别采集焊接时的激光器能耗和TIG焊机能耗；
步骤S104，根据激光器能耗和TIG焊机能耗求解焊接能耗；
步骤S105，通过功率记录仪分别采集焊前的初始加热炉能耗和焊后的热处理阶段加热炉能耗；
步骤S106，根据初始加热炉能耗和热处理阶段加热炉能耗求解焊接前后热处理能耗；
步骤S107，通过功率记录仪分别空载时间段的第一冷却系统能耗、焊接时间段的激光器冷却系统能耗和TIG焊机的第二冷却系统能耗；
步骤S108，根据第一冷却系统能耗、激光器冷却系统能耗和第二冷却系统能耗求解冷却系统能耗。
具体地，空载能耗主要包括焊前准备阶段、控制层间温度阶段和焊后设备冷却阶段所消耗的能量之和，通过采用功率记录仪记录空载各阶段的功率与对应时间乘积，再计算各阶段的总和确定空载能耗，按公式(1)进行计算：
其中，W空为空载能耗，单位为千克标准煤(kgce)，i1为焊前准备阶段时间，单位为小时(h)，Pi1为焊前准备阶段第i1时间点消耗的功率，单位为千瓦(kW)，ti1为焊前准备阶段第i1时间点，i2为控制层间温度阶段时间，单位为小时(h)，Pi2为控制层间温度阶段第i2时间点消耗的功率，单位为千瓦(kW)，ti2为控制层间温度阶段第i2时间点，单位为小时(h)，i3为焊后设备冷却阶段时间，单位为小时(h)，Pi3为焊后设备冷却阶段第i3时间点消耗的功率，单位为千瓦(kW)，ti3为焊后设备冷却阶段第i3时间点，单位为小时(h)，Q1为电力折标准煤系数，千克标准煤每千瓦时(kgce/(kW·h))。
焊接能耗为窄间隙激光-TIG电弧复合焊接时激光器的能耗和TIG焊机的能耗之和，通过功率记录仪记录激光器各阶段的功率与对应时间乘积，再计算其各阶段的总和确定激光器能耗，通过电弧分析仪记录TIG焊机各阶段的电流、电压与对应时间乘积，再计算其各阶段的总和确定TIG焊机能耗，最后按公式(2)计算焊接能耗：
其中，W焊为焊接能耗，单位为千克标准煤(kgce)，i4为焊接阶段时间，Pi4为焊接阶段第i4时间点消耗的功率，单位为千瓦(kW)，ti4为焊接阶段第i4时间点，单位为小时(h)，Ui4为焊接阶段第i4时间点的电压值，单位为伏特(V)，Ii4为焊接阶段第i4时间点的电流值，单位为安培(A)，ti4为焊接阶段第i4时间点，Q1为电力折标准煤系数，千克标准煤每千瓦时(kgce/(kW·h))。
焊接前后热处理能耗为焊前和焊后热处理阶段加热炉的能耗之和，通过功率记录仪记录各阶段加热炉的功率与对应时间乘积，再计算各阶段的总和确定焊接前后热处理能耗，按公式(3)计算：
其中，W热为焊接前后热处理能耗，单位为千克标准煤(kgce)，i5为焊前热处理阶段时间，单位为小时(h)，Pi5为焊前热处理阶段第i5时间点消耗的功率，单位为千瓦(kW)，ti5为焊前热处理阶段第i5时间点，单位为小时(h)，i6为焊后热处理阶段时间，单位为小时(h)，Pi6为焊后热处理阶段第i6时间点消耗的功率，单位为千瓦(kW)，ti6为焊后热处理阶段第i6时间点，单位为小时(h)，Q1为电力折标准煤系数，千克标准煤每千瓦时(kgce/(kW·h))。
冷却系统能耗为空载时间段和焊接时间段激光器冷却系统和TIG焊机冷却系统的能耗之和，通过功率记录仪记录激光器冷却系统和TIG焊机冷却系统各阶段的功率与对应时间乘积，再计算各阶段的总和确定冷却系统能耗，按公式(4)计算：
其中，W冷为冷却系统能耗，单位为千克标准煤(kgce)，P激冷为激光冷却系统消耗的功率，单位为千瓦(kW)，P弧冷为电弧冷却系统消耗的功率，单位为千瓦(kW)，ti为冷却系统阶段时间，单位为小时(h)，Q1为电力折标准煤系数，千克标准煤每千瓦时(kgce/(kW·h))。
电能耗为空载能耗、焊接能耗、焊前和焊后热处理能耗和冷却系统能耗之和，按公式(5)计算；
W电＝W空+W焊+W热+W冷 (5)
在步骤S2中，测量焊接过程中保护气体和压缩气体的气体能耗。
进一步地，在本发明的一个实施例中，步骤S2具体包括：
步骤S201，采用气体流量计测量保护气体的第一气体累积量和压缩气体的第二气体累积量；
步骤S202，根据第一气体累积量和第二气体累积量求解气体能耗。
具体地，窄间隙激光-TIG电弧复合焊接气能耗为焊接过程使用保护气体及压缩气体，采用气体流量计进行气体累积量测量，其能耗按公式(6)计算：
W气＝p保V保+p压V压 (6)
其中，W气为气能耗，单位为千克标准煤(kgce)，p保为保护气体的折标准煤系数，单位为千克标准煤每立方米(kgce/m3)，V保为保护气体气体累积量，单位立方米(m3)，p压为压缩空气的折标准煤系数，单位为千克标准煤每立方米(kgce/m3)，V压为压缩空气气体累积量，单位立方米(m3)。
在步骤S3中，根据电能耗和气体能耗计算焊接过程总能耗。
也就是说，求解电能耗和气体能耗之和获得窄间隙激光-TIG电弧复合焊接过程总能耗，按照公式(7)计算：
W总＝W电+W气 (7)
下面通过一个具体实施例对本发明提出的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法进一步说明。
第一步，确定焊接材料及试板种类：焊丝采用G49A3C1S6实心焊丝，焊接工件材料为Q355B碳钢。
第二步，如图2和表1所示，确定焊接接头型式和试板尺寸规格：t为钢板厚度，取40mm；b为坡口根部间隙，取0mm；p为坡口钝边尺寸，取4mm；α为坡口角度，取1.5°，采用横焊位置。
表1试板尺寸规格表(单位为mm)
| 分类 | 试板厚度(t) | 试板宽度(W) | 试板长度(L) |
| 参数 | 40 | 150 | 4000 |
第三步，确定焊接工艺参数：按照如下表2规定的焊接工艺参数进行焊接耗能测试，共计21道焊缝完成焊接。
表2焊接工艺参数
| 序号 | 分类 | 参数 |
| 1 | 激光束功率(kW) | 3.0 |
| 2 | 焊接速度(mm/min) | 500 |
| 3 | 摆动模式 | ∞ |
| 4 | 激光枪倾斜角(°) | 10 |
| 5 | TIG焊枪倾角(°) | 60 |
| 6 | 离焦量(mm) | +15 |
| 7 | 送丝速度(mm/min) | 3000 |
| 8 | 光钨间距(mm) | 4 |
| 9 | 焊接保护气体类型及流量 | 氩气；30L/min |
| 10 | 层间温度 | 100℃～150℃ |
| 11 | 焊接电流(A) | 180 |
| 12 | 焊接电压(V) | 15 |
| 13 | TIG焊接模式 | 直流 |
| 14 | 焊前预热 | 300℃/2h |
| 15 | 焊后预热 | 450℃/4h |
第四步，检测环境：常温常压；检测仪器：集功率表、电弧分析仪、电能测试仪和秒表功能于一体的分析计量设备。
第五步，如表3所示，记录空载功率。
表3焊接设备空载功率检测
本具体实施例共计21道焊缝完成焊接，因此需要控制层间温度的阶段一共20次，根据公式(1)计算空载能耗：
W空＝0.11kgce
第六步，如表4所示，记录焊接功率。
表4焊接过程功率检测
根据公式(2)计算焊接能耗：
W焊＝9.84kgce
第七步，如表5所示，记录焊前和焊后热处理功率。
表5焊前和焊后热处理功率检测
根据公式(3)计算焊接前后热处理能耗：
W热＝2.21kqce
第八步，如表6所示，记录冷却系统功率。
表6焊前和焊后热处理功率检测
根据公式(4)计算冷却能耗为：
W冷＝(0.1+0.1)(12.37)0.1229kgce
W冷＝0.31kgce
基于前述求解的数据，最后根据公式(5)计算电能耗：
W电＝W空+W焊+W热+W冷
W电＝(0.11+9.84+2.21+0.31)kgce
W电＝12.47kgce
第九步，窄间隙激光-TIG复合填丝焊过程中每道焊缝4000mm长，每一道焊接速度为500mm/min，共计需要8min，保护气体氩气流量为40L/min，本具体实施例一共需要21道焊缝完成焊接，消耗氩气共计6720L，根据公式(6)能耗数据换算：1m3的氩气气体＝0.3143kgce，即6720L氩气气体即6.72m3氩气气体＝6.72×0.3143＝2.11kgce。
整个焊接过程共消耗压缩空气800L，根据能耗数据换算：1m3的压缩空气＝0.8kgce，800L压缩空气即8m3压缩空气＝0.8×0.04＝0.32kgce。
则气体总能耗为2.11kgce+0.32kgce＝2.43kgce。
第十步，窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程总能耗为电能耗和气能耗之和，按公式(7)计算：
W总＝W电+W气
W总＝12.47+2.43＝14.9kgce。
根据本发明实施例提出的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法，将焊接过程总能耗作为窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程中能耗的评价指标，实现了窄间隙激光-TIG电弧复合填丝焊接过程中的气体能耗和电能耗等的科学量化精准测定，从而可以规范企业能耗管理和能耗信息披露工作和相关政府组织和检测机构对焊接能耗认证/评价工作，推进我国“双碳”目标的快速实现。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测系统。
图3是本发明一个实施例的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测系统的结构示意图。
如图3所示，该系统10包括：电能耗求解模块100、气体能耗求解模块200和总能耗求解模块300。
其中，电能耗求解模块100用于采集窄间隙激光-TIG电弧复合焊接时的空载能耗、焊接能耗、焊接前后热处理能耗和冷却系统能耗，求解电能耗。气体能耗求解模块200用于测量焊接过程中保护气体和压缩气体的气体能耗。总能耗求解模块300用于根据电能耗和气体能耗计算焊接过程总能耗。
需要说明的是，前述对窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法实施例的解释说明也适用于该实施例的系统，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测系统，将焊接过程总能耗作为窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程中能耗的评价指标，实现了窄间隙激光-TIG电弧复合填丝焊接过程中的气体能耗和电能耗等的科学量化精准测定，从而可以规范企业能耗管理和能耗信息披露工作和相关政府组织和检测机构对焊接能耗认证/评价工作，推进我国“双碳”目标的快速实现。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如前述实施例所述的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述实施例所述的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，采集窄间隙激光-TIG电弧复合焊接时的空载能耗、焊接能耗、焊接前后热处理能耗和冷却系统能耗，求解电能耗；
步骤S2，测量焊接过程中保护气体和压缩气体的气体能耗；
步骤S3，根据所述电能耗和所述气体能耗计算焊接过程总能耗。
2.根据权利要求1所述的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
步骤S101，通过功率记录仪分别采集焊前的准备阶段能耗、控制层间的温度阶段能耗和焊后的设备冷却阶段能量；
步骤S102，根据所述准备阶段能耗、所述温度阶段能耗和所述设备冷却阶段能量求解所述空载能耗；
步骤S103，通过功率记录仪和电弧分析仪分别采集焊接时的激光器能耗和TIG焊机能耗；
步骤S104，根据所述激光器能耗和所述TIG焊机能耗求解所述焊接能耗；
步骤S105，通过功率记录仪分别采集焊前的初始加热炉能耗和焊后的热处理阶段加热炉能耗；
步骤S106，根据所述初始加热炉能耗和所述热处理阶段加热炉能耗求解所述焊接前后热处理能耗；
步骤S107，通过功率记录仪分别空载时间段的第一冷却系统能耗、焊接时间段的激光器冷却系统能耗和TIG焊机的第二冷却系统能耗；
步骤S108，根据所述第一冷却系统能耗、所述激光器冷却系统能耗和所述第二冷却系统能耗求解所述冷却系统能耗。
3.根据权利要求2所述的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法，其特征在于，所述空载能耗为：
其中，W空为空载能耗，i1为焊前准备阶段时间，Pi1为焊前准备阶段第i1时间点消耗的功率，ti1为焊前准备阶段第i1时间点，i2为控制层间温度阶段时间，Pi2为控制层间温度阶段第i2时间点消耗的功率，ti2为控制层间温度阶段第i2时间点，i3为焊后设备冷却阶段时间，Pi3为焊后设备冷却阶段第i3时间点消耗的功率，ti3为焊后设备冷却阶段第i3时间点，Q1为电力折标准煤系数。
4.根据权利要求2所述的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法，其特征在于，所述焊接能耗为：
其中，W焊为焊接能耗，i4为焊接阶段时间，Pi4为焊接阶段第i4时间点消耗的功率，ti4为焊接阶段第i4时间点，Ui4为焊接阶段第i4时间点的电压值，Ii4为焊接阶段第i4时间点的电流值，ti4为焊接阶段第i4时间点，Q1为电力折标准煤系数。
5.根据权利要求2所述的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法，其特征在于，所述焊接前后热处理能耗为：
其中，W热为焊接前后热处理能耗，i5为焊前热处理阶段时间，Pi5为焊前热处理阶段第i5时间点消耗的功率，ti5为焊前热处理阶段第i5时间点，i6为焊后热处理阶段时间，Pi6为焊后热处理阶段第i6时间点消耗的功率，ti6为焊后热处理阶段第i6时间点，Q1为电力折标准煤系数。
6.根据权利要求2所述的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法，其特征在于，所述冷却系统能耗为：
其中，W冷为冷却系统能耗，P激冷为激光冷却系统消耗的功率，P弧冷为电弧冷却系统消耗的功率，ti为冷却系统阶段时间，Q1为电力折标准煤系数。
7.根据权利要求1所述的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
步骤S201，采用气体流量计测量保护气体的第一气体累积量和压缩气体的第二气体累积量；
步骤S202，根据所述第一气体累积量和所述第二气体累积量求解气体能耗。
8.一种窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测系统，其特征在于，包括：
电能耗求解模块，用于采集窄间隙激光-TIG电弧复合焊接时的空载能耗、焊接能耗、焊接前后热处理能耗和冷却系统能耗，求解电能耗；
气体能耗求解模块，用于测量焊接过程中保护气体和压缩气体的气体能耗；
总能耗求解模块，用于根据所述电能耗和所述气体能耗计算焊接过程总能耗。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7中任一所述的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法。
10.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的窄间隙激光-TIG复合填丝焊接过程能耗检测方法。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2049165U (zh) * | 1989-04-01 | 1989-12-13 | 吴宝庆 | 交流弧焊机空载节电控制器 |
| US20050258154A1 (en) * | 2004-05-20 | 2005-11-24 | Lincoln Global, Inc., A Delaware Corporation | System and method for monitoring and controlling energy usage |
| US20080243290A1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-02 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for monitoring the quality of a machining operation |
| US20110247202A1 (en) * | 2010-04-09 | 2011-10-13 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Soldering apparatus |
| US20130001205A1 (en) * | 2009-12-22 | 2013-01-03 | Dalian University Of Technology | Lower-Power Laser And ARC Hybrid Welding Method And Device |
| CN103831513A (zh) * | 2014-03-12 | 2014-06-04 | 武汉科技大学 | 电弧焊机的节能控制方法和装置 |
| CN106513963A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-03-22 | 珠海启世机械设备股份有限公司 | 一种闪光焊的方法和系统 |
| CN108817670A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-16 | 北京工业大学 | 一种高功率激光电弧复合焊能量调制焊接方法 |
-
2023
- 2023-02-21 CN CN202310148297.5A patent/CN116659566A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2049165U (zh) * | 1989-04-01 | 1989-12-13 | 吴宝庆 | 交流弧焊机空载节电控制器 |
| US20050258154A1 (en) * | 2004-05-20 | 2005-11-24 | Lincoln Global, Inc., A Delaware Corporation | System and method for monitoring and controlling energy usage |
| US20080243290A1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-02 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for monitoring the quality of a machining operation |
| US20130001205A1 (en) * | 2009-12-22 | 2013-01-03 | Dalian University Of Technology | Lower-Power Laser And ARC Hybrid Welding Method And Device |
| US20110247202A1 (en) * | 2010-04-09 | 2011-10-13 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Soldering apparatus |
| CN103831513A (zh) * | 2014-03-12 | 2014-06-04 | 武汉科技大学 | 电弧焊机的节能控制方法和装置 |
| CN106513963A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-03-22 | 珠海启世机械设备股份有限公司 | 一种闪光焊的方法和系统 |
| CN108817670A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-16 | 北京工业大学 | 一种高功率激光电弧复合焊能量调制焊接方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| CHRISTIAN MOSE等: ""Process chain evaluation for an overall optimization of energy efficiency in manufacturing—The welding case"", 《ROBOTICS AND COMPUTER-INTEGRATED MANUFACTURING》, vol. 34, pages 44 - 51 * |
| NILS WEINERT等: ""Methodology for planning and operating energy-efficient production systems"", 《CIRP ANNALS - MANUFACTURING TECHNOLOGY》, vol. 60, no. 1, pages 41 - 44, XP028222510, DOI: 10.1016/j.cirp.2011.03.015 * |
| 国家技术监督局: "《GB/T 3375-1994 焊接术语》", pages: 14 * |
| 谢玉婷: ""焊接工艺资源环境属性分析及其工艺参数优化研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, no. 07, pages 022 - 414 * |
| 雷治炼: ""激光焊接工艺能效评估及多目标优化研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》, no. 4, pages 49 - 58 * |
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