[發(fā)明專利]一種用于藥芯焊絲配方設(shè)計的計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110836448.7
• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113579552B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦訓(xùn)鵬;楊世明;董書洲;倪茂;熊曉晨;胡澤啟
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: B23K35/24
• 分類號: B23K35/24;B23K35/40
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 石超群

本發(fā)明涉及焊接設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于藥芯焊絲配方設(shè)計的計算方法，包括以下步驟：推導(dǎo)出某元素分別在1g熔覆金屬中和1g焊絲中質(zhì)量的對應(yīng)關(guān)系η′；將所有原料以一定規(guī)則排列成矩陣形式，使每一列構(gòu)成一種原料，每一行對應(yīng)同一元素，以η′為紐帶建立一個矩陣的線性運算，未知解向量為各原料的配方組成；對方程求解，若有解給出通解一般形式，若無解，對矩陣線性運算方程的增廣矩陣的行變換重排。本方法克服了現(xiàn)有配方設(shè)計中存在的配方折算不方便、折算結(jié)果不精確問題，而且對尋求性價比最高的配方組成問題提出明確的公式推導(dǎo)和步驟，擺脫了以往配方設(shè)計對經(jīng)驗的依賴。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于藥芯焊絲配方設(shè)計的計算方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)焊條設(shè)計由熔覆金屬成分折算為原料組成是通過過渡系數(shù)η實現(xiàn)的。η定義如下：η＝C_W/(C₀+KC_e)；K＝m₁/m₀(C_w：要求某元素在熔覆金屬中的含量％；C₀：某元素在焊芯中的濃度％；C_e：藥皮中應(yīng)該加入的某合金的元素含量％；η：合金元素的過渡系數(shù)；K藥皮重量系數(shù)；m₁：藥皮重量；m₀焊芯重量)。η已有大量數(shù)據(jù)積累且結(jié)果成熟，后人設(shè)計新配方常將η作為已知量帶入公式。

藥芯焊絲在成分、結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)方面與傳統(tǒng)焊條均有區(qū)別，導(dǎo)致η的定義與焊條不同，η定義如下：(C_ew：合金元素e在熔覆金屬實際含量；C_eo：合金元素e在焊絲中的總原始含量；K_CM：藥芯粉末中合金組份總含量；C_es：合金元素e在鋼皮中含量；K_ei：藥芯粉末中合金原料i的含量；C_ei：合金元素e在合金原料i中的含量；F：填充系數(shù))。實際應(yīng)用中多采用上式的簡化表達式，簡化條件為：采用鋼帶，則C_ew為0；某種元素僅有一種原料過渡，去掉∑()；藥芯合金比重較大，K_CM≈1；簡化式為：無論是在傳統(tǒng)焊條還是現(xiàn)代藥芯焊絲配方設(shè)計，若合金劑成分復(fù)雜，即一種過渡元素的原料有多種(可能為單質(zhì)或合金)，則還需提前假設(shè)過渡同一元素的各原料分配情況才能確定最終配方，僅靠η的定義式并不利于直接折算最終配方，需要反復(fù)的核算調(diào)整。

目前在配方折算時大多只考慮某原料的主要成分，忽略次要成分，這樣折算方便，如簡化式所示，但折算結(jié)果并不準(zhǔn)確，當(dāng)熔覆金屬的某元素的含量和某原料次要成分?jǐn)?shù)量級相同時，這種忽略不可取；進行原材料組成設(shè)計時，在滿足熔覆金屬成分要求時，尋求性價比最高的配方帶有經(jīng)驗性，沒有明確的公式表達，需要后期不斷調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于藥芯焊絲配方設(shè)計的計算方法，計算步驟更明確、計算結(jié)果更精確的方法。

本發(fā)明實現(xiàn)目的所采用的方案是：一種用于藥芯焊絲配方設(shè)計的計算方法，包括以下步驟：

步驟一：確定藥芯焊絲過渡系數(shù)公式中填充率和合金劑百分含量的值，并對公式做一定的變形，推導(dǎo)出某元素分別在1g熔覆金屬中和1g焊絲中質(zhì)量的對應(yīng)關(guān)系η′；

步驟二：確定原料種類和鋼帶型號，并將所有原料以一定規(guī)則排列成矩陣形式，使每一列構(gòu)成一種原料，每一行對應(yīng)同一元素，以η′為紐帶建立一個矩陣的線性運算，未知解向量為各原料的配方組成；

步驟三：對方程求解，若有解給出通解一般形式，若無解，對矩陣線性運算方程的增廣矩陣的行變換重排，再行分塊，分為上下兩個矩陣，上矩陣求精確解，下矩陣求最小二乘解(A^TAX＝A^Tb)，對兩者的解空間求交集，得出通解。

優(yōu)選地，所述步驟一中，η′可以通過η′＝η·[(1-F)+K_CM·F]公式按已有的過渡系數(shù)、填充率和合金劑百分含量數(shù)據(jù)求得，也可按實驗測得；