[發明專利]一種雙相高強鋼焊接參數優化方法

有效

• 申請號: 201910764059.0
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN110614416B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 顏天;郭永環;范希營;黃傳奇
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K103/04
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 楊曉亭

本發明公開了一種雙相高強鋼焊接參數優化方法，利用響應面法(RSM)與量子遺傳算法(QGA)相結合的方法來實現優化具有I型坡口的雙相高強鋼TIG雙面焊接工藝參數，具體包括焊接材料及初始工藝參數的確定、實施焊接與焊后變形量的測量、建立響應面模型、利用QGA求解響應面模型獲得最優參數、最優工藝參數的驗證等步驟。本發明可通過使用有限的試驗次數建立可靠的響應面模型來代替大量的試驗，從而實現通過焊接參數預測焊接質量的目的，針對I型坡口的DP590、DP780等雙相高強鋼的雙面TIG焊接，可大大縮短設計周期、實現減小焊接變形量，不僅可以提高生產效率、而且可以提高焊接產品的質量。

技術領域

本發明涉及一種鋼材的焊接參數優化方法，具體是一種適用于對I型坡口的DP590、DP780等雙相高強鋼的雙面TIG焊接參數優化方法，屬于焊接技術領域。

背景技術

雙相高強鋼(dual-phase，簡稱DP鋼)，又稱復相鋼，是由馬氏體、奧氏體或貝氏體與鐵素體基體兩相組織構成的鋼，是低碳鋼或低合金高強度鋼經臨界區熱處理或控制軋制后而獲得。雙相高強鋼具有重量輕、強度高、成形性好的特點。有數據表明，汽車車身自重每減少10％、則每百公里油耗就會減少5％，因此雙相鋼已作為汽車輕量化設計中代替傳統汽車鋼材的首選材料成功應用于汽車產業。

如今在汽車生產行業，運用在車身上最多的為抗拉強度在700～1100MPa級范圍內的雙相高強鋼，其中抗拉強度為700MPa級的雙相高強鋼應用最為廣泛。由于車身一體化成型難度大，因此焊接成為生產車身的必要工序。然而，由于雙相高強鋼的碳當量過大，因此焊接性較差。此外，在焊接過程中會產生殘余應力從而引起變形，甚至產生疲勞裂紋，這極不利于后期裝配。因此，如何改善焊接變形對汽車生產而言具有重要意義。

目前，改善焊接變形主要通過改善焊接工藝參數的方式，然而焊接工藝參數的優化主要是依靠大量的試驗來獲取數據，而且對于操作者要求較高，這就造成人力、財力與時間的浪費，導致生產效率低下。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種雙相高強鋼焊接參數優化方法，具體針對I型坡口的DP590、DP780等雙相高強鋼的雙面TIG焊接參數優化，能夠實現減小焊接變形量，從而實現提高焊接產品質量的目的。

為實現上述目的，本雙相高強鋼焊接參數優化方法，以獲得最小焊接變形量為目標，使用RSM與QGA結合的方法對采用I型坡口的雙相高強鋼雙面TIG焊接工藝參數進行優化，具體包括以下步驟：

步驟一，焊接材料及初始工藝參數的確定：根據焊件材料的牌號選定焊接用焊絲，根據TIG焊接的特性以及材料的焊接性選取焊接參數，參數至少包括焊接電流與焊接速度，利用均勻化設計的方法，將焊接電流與焊接速度參數組合為多組焊接參數，其余焊接參數選用默認值；

步驟二，實施焊接與焊后變形量的測量：通過自動TIG焊接機器手進行焊接，焊接前進行工件預焊接，采用雙面焊接完成待工件冷卻至室溫，然后測量工件的最大變形量；

步驟三，建立響應面模型：將每組工件的焊接電流、速度與其相對應的最大變形量分別列出，并利用最小二乘法計算模型各參數、得出對應的響應面模型，然后利用方差分析法檢驗所建立的響應面模型與實際數據的擬合程度，當擬合度不小于設定百分值時視為合格；

步驟四，利用QGA求解響應面模型獲得最優參數：將所得相應曲面方程作為二元方程，確定焊接電流和焊接速度的自變量范圍后，通過設定的量子遺傳算法迭代次數、種群數量、量子長度數據，利用QGA算法取負的方法求解獲得最值，得到最優工藝參數；

步驟五，最優工藝參數的驗證：重復步驟二，將所得工藝參數作為實際生產參數，運用相同的生產條件進行驗證，測量實際生產的最大變形量與QGA算法計算所得變形量進行對比，兩者誤差小于設定百分值時，則視為優化方法可行。