[發明專利]一種H型鋼焊接溫度的間接測量與在線調控方法

有效

• 申請號: 202010018072.4
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111380615B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 李明;馬杭洲;張豪輝
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/02;G06F30/20;G06F30/17;G06F119/08
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張建

本發明公開了一種H型鋼焊接溫度的間接測量與在線調控方法，包括以下步驟：①、設定初始生產速度V，初始電源輸出功率P；②、選定M×(2n+1)個點并采集位置參數；③、采集待測點的溫度；④、構造傳熱模型，由傳熱模型求H型鋼上翼板內表面對應點溫度；⑤、構造插值模型；⑥、通過插值模型求出軸向插值溫度與橫向插值溫度；⑦、通過軸向插值溫度與橫向插值溫度判斷插值結果是否可信，若可信則求出焊接點處溫度值并執行步驟⑧，若不可信則返回步驟④修正傳熱模型；⑧、判斷焊接點處溫度是否處于最適宜焊接溫度范圍，若是則執行步驟⑨，若不是則調節電源功率與生產速度；⑨、檢測有無停止生產信號輸入，若有則停止循環，若無則返回步驟②閉環監控。

技術領域

本發明涉及H型鋼領域，特別涉及一種H型鋼焊接溫度的間接測量與在線調控方法。

背景技術

H型鋼也稱為工字鋼，其重量輕、抗彎能力強、剛度好，力學性能優良。目前常見的H型鋼生產主要有熱軋成形與焊接成形兩種方法，其中厚壁H型鋼使用熱軋方法生產，薄壁H型鋼使用感應焊接方法生產。薄壁H型鋼在感應焊接時，感應線圈產生的交變磁場在H型鋼上產生感應渦流，在集膚效應與鄰近效應作用下使渦流集中在翼板與腹板待焊接處，通過電流的熱效應迅速加熱達到焊接狀態，在擠壓輥擠壓力作用下，翼板與腹板熔合在一起，完成焊接。在實際生產中，H型鋼焊接溫度是生產過程中的重要參數。焊接溫度過高容易過燒，在焊縫處形成穿孔；焊接溫度過低又會導致冷焊等缺陷，影響產品質量。在焊接生產中由于擠壓輥與定位輥的阻擋，H型鋼焊縫被翼板遮擋，以及冷卻液產生的霧氣等因素的影響，無法直接測量焊接點處的焊接溫度，更難以根據實時焊接溫度對焊接速度等參數進行調節。

目前我國由較多關于H型鋼和測溫領域的裝置及方法，例如中國專利CN106269910A，是關于H型鋼成型控制領域的發明；中國專利CN110455422A 涉及一種無線測溫裝置，但裝置僅能在環境較好的情況下進行測溫，且只能測量單一位置的溫度；中國專利CN106766976A申請公開一種用于檢測工業爐內部溫度的測溫裝置，但其僅能應用于測量單一位置溫度且要求直接接觸；在查閱感應焊接H型鋼領域與測溫領域幾十篇發明專利后發現，現有裝置、方法都無法解決H型鋼焊接生產中無法直接實時測量焊接點處溫度的問題，也就無法保證焊接質量。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種H型鋼焊接溫度的間接測量與在線調控方法，該發明使得現場能夠根據所測量的H型鋼上翼板外表面選定位置處的溫度，通過傳熱模型與插值計算模型準確快速的實時計算出焊接點處的溫度，從而在線調節生產參數，實現閉環控制，提高焊接生產效率，保證了H型鋼的焊接質量。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種H型鋼焊接溫度的間接測量與在線調控方法，包括以下步驟：

①設定初始生產速度為V，初始電源輸出功率為P；

②調節翼板測溫組件位置，選定H型鋼上翼板外表面上M組待測位置，每組待測位置上選定2n+1個點，并采集其位置參數；

以H型鋼上翼板外表面焊接點正上方為坐標原點建立坐標系，令每組待測位置位于焊縫中間的點的編號為M₀，待測點M₀相鄰兩點編號分別為M_-1、M₊₁，其余點的位置以此類推；

③翼板測溫組件采集H型鋼上翼板外表面上選定位置處的溫度

④以ρ、k、c、t為模型參數，為待求變量即上翼板內表面上與外表面指定點對應處溫度，構造出傳熱模型如下；

式中：

ρ------密度，kg/m³；

k------材料的導熱系數，k＝k₀·μ，W/m℃；