焊接熔池的数学模型及焊接工艺参数的在线最优化

用数学模型方法进行焊接过程的计算和预测,关键是选取合适的计算模型和模型参数。本文介绍了一种用红外测温,对所建立的熔池数学模型参数进行修正的方法。结果表明,修正后的模型基本反映了熔池形成的规律。在此基础上,就所给的焊道尺寸要求值进行了焊接工艺参数优化,取得了较为满意的结果。     

高能束焊接双椭球热源模型参数的确定

双椭球热源模型常用于高能束焊接过程数值模拟，模型中形状参数选择的合理与否对于计算精度和效率有很大影响。由于缺乏定量化描述，进行数值模拟时，只能依靠经验通过反复试算确定模型参数，选择的随机性很大。为此该文提出了一种用解析法计算高能束焊接双椭球热源模型参数的方法，通过实例计算和有限元模拟对该方法进行了验证，并建立了确定模型形状参数的经验公式。研究结果表明，使用该方法只需进行简单的解析计算便可直接求得数值模拟所需的热源参数，简化了试算过程，提高了数值模拟的效率和精度。     

用仿真确定双丝埋弧焊的焊接参数

为了用仿真方法确定25钢的双丝埋弧焊焊接工艺参数,首先建立了ANSYS仿真的有限元模型,采用双椭球形热源模型对焊接过程进行仿真,求出了正、背两面焊接在一系列总热输入作用下的熔深,然后根据正背两面焊接熔深的要求优选了两组焊接工艺参数,最后以选定的焊接工艺参数进行焊接试验。试验结果表明,焊接质量优良,用有限元仿真确定焊接参数可有效减少试验次数,缩短生产周期,节省人力和物力。     

优化异种材料摩擦焊接工艺参数的神经网络模型

针对实际生产中摩擦焊接主要工艺参数依据试验和经验选择的局限性，采用改进的三层BP网络，建立了摩擦焊接主要工艺参数选择的神经网络模型。研究结果表明预测值与试验值吻合良好，为摩擦焊接工艺参数优化，提高焊接质量开辟了新的途径。     

基于神经网络与食物链算法的工艺参数的优化

为了减少堆焊过程中的能源消耗和提高批量加工的焊件合格率,建立了一种批量加工的堆焊工艺参数优化方法。首先选择焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接层数作为待优化工艺参数,焊接过程中的能源消耗和焊件合格率作为优化目标,并设置约束条件,在试验中获得优化目标与待优化工艺参数之间的离散关系并建立"黑箱"函数模型,然后用神经网络的隐式来表达输入、输出的函数关系。并利用食物链算法对形式未知的函数求优化解,求得的最优解所对应的工艺参数即为一定工艺条件下的最优工艺参数。在此堆焊工艺参数下进行批量生产可以减少能源消耗并提高产品合格率。     

不锈钢板光纤激光焊接工艺参数优化

为了提高不锈钢激光焊接质量,运用光纤激光器对2 mm厚的不锈钢304进行激光拼焊试验,研究了焊接速度和离焦量两个重要工艺参数对不锈钢焊接质量的影响。经试验分析,并通过焊接试件的拉伸试验寻找到了最佳焊接工艺参数,为激光焊接工艺参数选择提供了可靠的依据。     

高速列车构架用S460N钢MAG焊焊接工艺研究

随着机车车辆运行速度的不断提高,转向架焊接构架所承受的载荷更加复杂,这对转向架焊接构架的材质及焊接接头的力学性能提出了更高的要求。对于不同的构架材质,焊接工艺参数的选择对提高接头质量有着极其重要的应用价值和现实意义。本文以机车车辆大型焊接结构用12 mm厚S460N钢板的MAG焊对接接头为研究对象,分析了焊接接头的宏观形貌,并对其进行了无损探伤检测,测试了接头的拉伸、弯曲、冲击和显微硬度等常规力学性能。分析结果表明,在选定的焊接工艺参数下,S460N钢的焊接接头表面成形良好,无宏观和微观缺陷,接头性能满足设计使用要求。     

用因子设计法对熔化极氩弧焊(GMAW) 工艺参数灵敏度的分析

一般高质焊接接头必须有合适的焊缝尺寸和形态,这就要求选择好焊接工艺参数。为此用因子设计法建立数学模型对GMAW焊接工艺参数影响焊道几何尺寸灵敏度进行研究分析。研究采用了GMAW焊接机器人。焊接工艺参数选择了独立的三因子：焊接电流、电弧电压和焊接速度。焊道几何尺寸主要监测焊道宽度、高度和深度。分析比较了3个焊接工艺参数对焊道几何尺寸的影响规律。试验研究表明,所建立的数学模型能对给定的焊道几何尺寸所要求的工艺参数进行估算,指出焊接工艺参数变化对焊道宽度和高度的影响比深度更大。     

焊接机器人焊接工艺参数与空间轨迹联合规划

为提高焊接效率,改善焊接质量,对焊接机器人焊接工艺参数与空间轨迹进行联合规划,提出一种实时性高、可控性强、焊接误差小的轨迹规划方法。通过在执行器末端增加虚拟关节,建立合适的虚拟关节模型,并将焊接工艺参数用虚拟关节的关节变量表示,在机器人关节空间进行轨迹规划,使得焊接工艺参数的控制更加直观、便捷。利用虚拟关节模型结合B样条曲线仿射不变的特性,通过控制真实关节的运动曲线,来对焊接工艺参数进行间接控制。以求解最优时间解为目标,进行焊接工艺参数与关节空间轨迹的联合规划。采用ABB Robotstudio工具软件进行仿真,编写焊接机器人作业程序,以平面直线型焊缝为例进行试焊,结果显示该方法是可行的,有效的。     

基于响应曲面法的玻纤增强PBT激光透射焊接工艺参数优化

对玻纤增强聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）复合材料进行平顶光束激光透射焊接工艺参数优化，选取焊接工艺参数（激光功率、焊接速度、玻纤含量）为影响因素，选择焊接质量（焊缝抗剪强度、焊缝宽度）为响应值。通过方差分析表和残差概率图验证了模型的准确性，并探究不同焊接工艺参数组合对焊接质量的交互影响。结果表明，增大激光功率、提高焊接速度和增加玻纤含量，焊缝抗剪强度先升高后下降；降低激光功率，提高焊接速度，焊缝宽度下降；增大玻纤含量，焊缝宽度先增大后减小。焊接速度对焊缝抗剪强度影响较大，玻纤含量对焊缝宽度影响较大。分别以最佳焊接质量和最小焊接成本为目标确定了玻纤复合材料的最优焊接工艺参数。     

基于神经网络的焊机参数预测方法

针对脉冲MIG焊参数众多，不易调节的特点，提出了一种基于神经网络的焊机参数预测方法. 该方法采用LM(levenberg-marquarlt)算法建立了焊机参数的BP(back propagation)神经网络模型，充分利用已知的理想数据对网络进行训练，实现了焊接过程中任一给定焊接电流状态下焊机输出参数的预测；利用焊接参数的预测值分别对单、双脉冲MIG焊进行了试焊. 结果表明，基于神经网络的焊机参数预测方法精度较高，焊接过程稳定，焊缝成形美观，能够实现良好的一元化调节.     

Predicting effects of diffusion welding parameters on welded joint properties by artificial neural network

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｅｔａｌｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ (ＭＭＣｓ) ,ｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｕｓ ,ｓｉｚｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ ,ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｔａｎｄｃｏｓｍｉｃ ｒａｙｒｅｓｉｓｔａｎｔ ,ａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅ ,ａｖｉａｔｉｏｎａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｆｉｅｌｄｓ ,ａｎｄｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍａｊｏｒｄｅｖｅｌ…     

混合聚类RBF神经网络焊接接头力学性能预测

构建混合聚类算法,与伪逆法结合建立RBF神经网络模型预测焊接接头力学性能.以TC4钛合金TIG焊接试验为基础,将焊接参数作为模型输入,焊后接头力学性能作为模型输出.通过仿真,该模型预测平均相对误差范围为1.74%~6.69%,具有较高的预测精度、适应性和泛化能力,能够预测焊接接头力学性能.采用数学解析对所建模型分解,得到焊接工艺参数与接头力学性能之间映射关系的函数表达式,可优化焊接工艺参数.利用焊接专业知识对模型的径向基单元参数进行调整,提高了模型的预测精度,为将焊接专家知识融入RBF神经网络模型开辟了新方法与途径.     

基于回归分析的钛合金微电阻点焊焊接工艺优化

为了研究焊接工艺参数对钛合金微电阻点焊焊接质量的影响规律以及获得最优的焊接工艺参数,利用中心组合试验设计对0.4 mm厚的TC2钛合金进行焊接试验,对焊接试样进行准静态拉伸试验,获取了表征焊点质量优劣的熔核直径、拉伸力、拉伸位移和失效能量. 利用灰熵法得到了每个焊接质量指标的权值,将其加权为焊接综合质量指标. 采用逐步回归分析方法得到了焊接工艺参数(焊接电流、焊接时间以及电极压力)与焊接综合质量指标之间的回归方程. 在此基础上分析了焊接工艺参数两两交互作用对焊接质量的影响规律,采用爬山优化算法得到了最优的焊接工艺参数.     

基于焊点载荷的焊接工艺参数优化

通过建立基于多物理场耦合的焊点模型,得到焊接参数与焊点力学性能之间的窗口关系;对焊点进行车身综合工况下的受力分析,将焊点所受到的拉、剪力以及装配节拍要求的焊接时间作为约束条件,以最低焊接能耗为优化目标,提出了基于焊点“质量—能耗”均衡模型的焊接参数优化方法. 通过该优化方法,可以得到焊点力学性能及工业能耗的均衡优点. 结果表明,以某车型安全带固定座结构为算例,相比传统方法,优选的焊接参数在保证焊点性能要求的同时,还能使生产能耗降低超55%,这对保证质量及降低企业生产成本具有重要意义.     

窄坡口等离子-MAG复合焊工艺参数优化

针对转向架构架焊接变形及根部焊道背部成形问题,研究坡口角度为30°的V形窄坡口旁轴式等离子-MAG复合热源焊接工艺.文中以SMA490BW耐候钢平板对接为研究对象,基于响应面法建立了主要影响熔深的等离子电流、MAG电流、焊接速度、等离子气体流量与焊缝根部焊道的熔深、背部余高之间的数学关系模型,并依此模型分析了等离子-MAG复合焊接工艺参数对焊缝熔深能力的影响,获得了合适的复合焊接工艺参数.与普通MAG焊相比,窄坡口等离子-MAG复合焊接工艺既可保证焊缝根部完全熔透又能有效地减小接头的焊接变形.     

Identification welding parameters using complex criteria of quality

In the present paper,the graphical method determination of optimal welding parameters of GMAW is described.Some quality complex criteria that are the ratio of weld sizes have been proposed. These criteria allow optimizing the shape of the weld metal zone,reducing the likelihood of hot cracks formation,and reducing the stress concentration of the weld at the toe. In the proposed methodology,the earlier described equations connecting the welding parameters and the weld dimensions of mild and low-alloy steels are explored. Determination of the optimal welding parameters is carried out graphically taking into account the variance of the welding parameters. An example of using the proposed method destined to determine the optimum welding parameters is provided. It is shown that its accuracy is sufficiently good for a practical application.     

焊接工艺参数对温度场的影响研究

着重针对焊接电流、焊接速度、焊缝间隙以及焊枪偏离焊缝中心的偏心值4个焊接工艺参数进行了TIG焊接试验研究。采用正交设计方案并利用红外测温仪测量和记录焊件正面上设定点的热循环曲线，将之与三雏焊接温度场的有限元数值解进行比较，两者基本吻合，表明了数值计算模型的有效性。以某点热循环中的峰值温度作为温度场代表，结合正交试验理论，分析上述4个工艺参数对于温度场的影响次序，表明偏心值对焊接温度场的影响最大。     

焊接电参数对GTAW熔透状态的影响

针对非熔化极气体保护焊(gas tungsten arc welding, GTAW)过程中因焊接参数波动、热传导条件变化难以实时检测和控制熔透的难题,考虑304不锈钢相变潜热随温度的变化,建立了焊接电参数与熔池相变潜热、背面熔宽间的动态变化数学模型,仿真研究了改变焊接电流、电弧电压对焊缝熔透状态的动态影响规律,预测了恒定电参数下点焊熔透状态发生改变的时间. 采集了同参数焊接过程中表征熔透状态变化的反射激光点阵视频图像,统计计算了实际熔透发生改变的时间. 结果表明,所建立的动态数学模型能够反映焊缝熔透状态随电参数的动态变化过程,且焊接电流对熔透状态的影响更显著;熔透变化预测时间与实测时间一致.