冷絲填充埋弧焊填充速度控制算法的研究.pdf

1、采用埋弧焊焊接高強(qiáng)鋼、控軋鋼等熱敏感性強(qiáng)的材料時(shí)，由于高熱輸入導(dǎo)致熔池存在過(guò)多的熱量，致使母材受到過(guò)熱損害，其熱影響區(qū)晶粒組織變得粗大，易產(chǎn)生脆化等現(xiàn)象。合理控制熔池的能量分配可以減小過(guò)熱對(duì)母材的損害。冷絲填充埋弧焊就是通過(guò)插入冷絲(不通電的填充絲)來(lái)調(diào)節(jié)熔池?zé)崃糠峙溥^(guò)程，減少熱量對(duì)母材過(guò)熱損害的一種工藝方法。冷絲填充埋弧焊接過(guò)程中，合理的冷絲填充量是決定這種工藝方法成敗的主要因素。采用自行搭建的冷絲填充埋弧焊成套裝置，開展了這種工藝實(shí)

2、現(xiàn)方法的研究。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　 (1)搭建了實(shí)現(xiàn)冷絲填充埋弧焊工藝的成套裝置。該裝置主要包括冷絲送絲機(jī)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)冷絲填充埋弧焊工藝過(guò)程的單片機(jī)控制系統(tǒng)。采用Pro-E實(shí)體建模方法設(shè)計(jì)的送絲機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)冷絲插入的位置、角度等功能的調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)送絲電機(jī)電樞電壓的方法實(shí)現(xiàn)了冷絲填充量的控制。搭建的以80C196KB單片機(jī)為核心的雙機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)定熔池長(zhǎng)度閾值作為判據(jù)，實(shí)現(xiàn)了冷絲填充埋弧自動(dòng)焊接過(guò)程控制。
　　

3、(2)研究了冷絲填充埋弧焊接過(guò)程熔池?zé)崃糠峙錂C(jī)理。在熱傳學(xué)的基礎(chǔ)上，采用雙橢球體移動(dòng)熱源模式，建立了冷絲填充埋弧焊熔池?zé)釄?chǎng)的三維動(dòng)態(tài)有限元計(jì)算模型。搭建了以熱電偶、XMC5000數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)為核心的溫度采集系統(tǒng)，采用MCGS組態(tài)軟件構(gòu)建的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程的溫度的實(shí)時(shí)采集、顯示和存儲(chǔ)等功能。通過(guò)有限元模型仿真輸出與實(shí)際測(cè)定結(jié)果對(duì)比表明，熱循環(huán)曲線、以及驗(yàn)證區(qū)域點(diǎn)的溫度值基本吻合，建立的有限元模型可以用于冷絲填充埋弧焊熔池的熱

4、場(chǎng)動(dòng)態(tài)分析。通過(guò)對(duì)比添加冷絲和不加冷絲時(shí)的數(shù)值模擬結(jié)果，探明了冷絲填充埋弧焊接過(guò)程熱量分配機(jī)理。
　　 (3)探索了一種冷絲填充速度的自適應(yīng)控制算法。首先，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了冷絲填充量對(duì)冷絲填充埋弧焊焊縫成形參數(shù)、微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，以冷絲填充埋弧焊熔池?zé)崃縿?dòng)態(tài)分配平衡方程為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出了冷絲填充速度的控制方程。其次，以焊縫成形、微觀組織和力學(xué)性能為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)大量工藝試驗(yàn)構(gòu)造了冷絲填充埋弧焊電弧電壓U、焊接電流I和焊接