[發(fā)明專利]一種用于提高金屬管焊接質(zhì)量的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110556474.4
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113239594B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設計）人: 李明;雷干;劉佳音;李昊谞;李東輝;閆涵;侯雅萱
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產(chǎn)權(quán)事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張建

1.一種用于提高金屬管焊接質(zhì)量的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，分別設定焊接工藝參數(shù)電極距離、擠壓量、焊接速度、電流大小和電流頻率Pn的初始范圍，n取1、2、3、4、5時分別表示上述五個工藝參數(shù)；其中，電極距離是指電極與焊管焊接處的V型角頂點的水平距離；取得焊管焊接加工的經(jīng)驗工藝參數(shù)，建立數(shù)值模擬焊接模型；

步驟2，令n＝1，選擇Pn初始范圍內(nèi)中間相鄰兩個數(shù)值An，Bn，使用有限元分析軟件對焊管焊接過程進行數(shù)值模擬，模擬過程主要有兩部分，首先利用ANSYS軟件模擬計算管坯的電磁感應加熱過程，對磁場、電場以及溫度場進行耦合，得到焊接點的溫度場，再把焊管三維模型等效為焊接點截面狀態(tài)，輸入已得到的溫度，再將焊接點垂直中心軸方向截面的溫度場沿軸向拉伸為三維模型狀態(tài)，此時認為管坯全部完成溫度加熱并且達到焊接點的溫度場，再利用DEFORM軟件建立擠壓輥模型，設定邊界條件和各項控制參數(shù)，對焊管壓變形過程和冷卻過程進行模擬，根據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果獲取并記錄數(shù)值模擬完成后焊縫中心G點溫度Tn1、焊縫中心O點溫度Tn2、焊管外毛刺高度H、外毛刺寬度W，同時計算焊管外毛刺特征值K，K＝H/W；以An,Tn1；Bn,Tn2為初始點，計算An,Tn1；Bn,Tn2分別連成線段的斜率i；

步驟3，獲取模擬焊接完成后焊縫中心溫度Tn1與Tn2后，判斷溫度Tn1與Tn2是否在1350℃—1600℃范圍之內(nèi)，若溫度Tn1與Tn2都在1350℃-1600℃范圍內(nèi)，則依次取An左邊的數(shù)值進行數(shù)值模擬，獲取并記錄模擬完成后相關數(shù)據(jù)結(jié)果，直到獲取相關結(jié)果中溫度Tn1與Tn2中有不在1350℃-1600℃范圍內(nèi)時，停止取An左邊的數(shù)值進行數(shù)值模擬，改為取Bn右邊的數(shù)值進行數(shù)值模擬并記錄模擬完成后相關數(shù)據(jù)結(jié)果，同理，直到獲取相關結(jié)果中溫度Tn1與Tn2中有不在1350℃-1600℃范圍內(nèi)時，停止取Bn右邊的數(shù)值進行數(shù)值模擬,進入下述步驟5中；若溫度Tn1與Tn2有不在1350℃-1600℃范圍內(nèi)，則進入下述步驟4中；

步驟4，確定溫度Tn1與Tn2有不在1350℃-1600℃范圍內(nèi)，再判斷溫度Tn1或Tn2是否有大于1600℃，若有溫度Tn1或Tn2大于1600℃，當i0時，依次取An左邊的數(shù)值進行數(shù)值模擬并記錄模擬完成后相關數(shù)據(jù)結(jié)果，直到獲取相關結(jié)果中溫度Tn1與Tn2中有不在1350℃-1600℃范圍內(nèi)時，停止取An左邊的數(shù)值進行數(shù)值模擬,進入下述步驟5；同理，當i0時，依次取Bn右邊數(shù)值進行數(shù)值模擬并記錄模擬完成后相關數(shù)據(jù)結(jié)果，直到獲取相關結(jié)果中溫度Tn1與Tn2中有不在1350℃-1600℃范圍內(nèi)時，停止取Bn右邊的數(shù)值進行數(shù)值模擬,進入步驟5；若沒有溫度Tn1或Tn2大于1600℃，當i0時，依次取An左邊數(shù)值進行數(shù)值模擬并記錄模擬完成后相關數(shù)據(jù)結(jié)果，直到獲取相關結(jié)果中溫度Tn1與Tn2中有不在1350℃-1600℃范圍內(nèi)時，停止取An左邊的數(shù)值進行數(shù)值模擬,進入步驟5，同理，當i0時，依次取Bn右邊數(shù)值進行數(shù)值模擬并記錄模擬完成后相關數(shù)據(jù)結(jié)果，直到獲取相關結(jié)果中溫度Tn1與Tn2中有不在1350℃-1600℃范圍內(nèi)時，停止取Bn右邊的數(shù)值進行數(shù)值模擬,進入步驟5；

步驟5，判斷n是否5，若n5成立,則表明有焊接工藝參數(shù)未進行數(shù)值模擬仿真實驗，則令n＝n+1進入上述步驟2中，進行下一個工藝參數(shù)的數(shù)值模擬實驗；若n5不成立，則表明所有工藝參數(shù)都進行了數(shù)值模擬實驗，則進入下述步驟6；

步驟6，整理分析上述所有數(shù)值模擬數(shù)據(jù)結(jié)果，得到不同焊接工藝參數(shù)下以焊縫中心溫度Tn1與Tn2是否在1350℃-1600℃內(nèi)為條件特征值K的取值范圍，再以不同焊接工藝參數(shù)下特征值K取值范圍的共同區(qū)域Kmin-Kmax為判斷焊管焊接質(zhì)量的判據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于提高金屬管焊接質(zhì)量的方法，其特征在于：進行數(shù)值模擬時，先計算初始兩工藝參數(shù)值模擬溫度結(jié)果的單調(diào)性，再根據(jù)單調(diào)性和溫度范圍選擇工藝參數(shù)進行數(shù)值模擬。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于提高金屬管焊接質(zhì)量的方法，其特征在于：進行數(shù)值模擬選擇工藝參數(shù)值時，五種工藝參數(shù)的順序可以調(diào)換。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于提高金屬管焊接質(zhì)量的方法，其特征在于：判斷焊縫質(zhì)量，模擬焊縫中心溫度T為1350℃-1600℃時，外毛刺高寬比模擬值K的取值范圍為Kmin-Kmax。