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鋼、控軋鋼等熱敏感性強的材料時，由于高熱輸入導致熔池存在過多的熱量，致使母材受到過熱損害，其熱影響區(qū)晶粒組織變得粗大，易產生脆化等現象。合理控制熔池的能量分配可以減小過熱對母材的損害。冷絲填充埋弧焊就是通過插入冷絲(不通電的填充絲)來調節(jié)熔池熱量分配過程，減少熱量對母材過熱損害的一種工藝方法。冷絲填充埋弧焊接過程中，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

2、現方法的研究。主要研究內容包括：
　　 (1)搭建了實現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構和實現冷絲填充埋弧焊工藝過程的單片機控制系統(tǒng)。采用Pro-E實體建模方法設計的送絲機構可以實現冷絲插入的位置、角度等功能的調節(jié)，通過調節(jié)送絲電機電樞電壓的方法實現了冷絲填充量的控制。搭建的以80C196KB單片機為核心的雙機數字控制系統(tǒng)，通過設定熔池長度閾值作為判據，實現了冷絲填充埋弧自動焊接過程控制。
　　

3、(2)研究了冷絲填充埋弧焊接過程熔池熱量分配機理。在熱傳學的基礎上，采用雙橢球體移動熱源模式，建立了冷絲填充埋弧焊熔池熱場的三維動態(tài)有限元計算模型。搭建了以熱電偶、XMC5000數據采集器、計算機為核心的溫度采集系統(tǒng)，采用MCGS組態(tài)軟件構建的人機界面，實現了焊接過程的溫度的實時采集、顯示和存儲等功能。通過有限元模型仿真輸出與實際測定結果對比表明，熱循環(huán)曲線、以及驗證區(qū)域點的溫度值基本吻合，建立的有限元模型可以用于冷絲填充埋弧焊熔池的熱

4、場動態(tài)分析。通過對比添加冷絲和不加冷絲時的數值模擬結果，探明了冷絲填充埋弧焊接過程熱量分配機理。
　　 (3)探索了一種冷絲填充速度的自適應控制算法。首先，通過實驗研究了冷絲填充量對冷絲填充埋弧焊焊縫成形參數、微觀組織和力學性能的影響規(guī)律，以冷絲填充埋弧焊熔池熱量動態(tài)分配平衡方程為基礎，推導出了冷絲填充速度的控制方程。其次，以焊縫成形、微觀組織和力學性能為評價指標，通過大量工藝試驗構造了冷絲填充埋弧焊電弧電壓U、焊接電流I和焊接