多功能焊接热模拟软件的研制与应用

《多功能焊接热模拟软件的研制与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第29卷第7期焊接学报V01．29No．7208年7月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONJuly208多功能焊接热模拟软件的研制与应用冯莹莹1，骆宗安1，张殿华1，苏海龙1，王黎筠2(1．东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，沈阳110004；2．鞍钢股份有限公司设计研究院，辽宁鞍山114001)摘要：成功研制出多功能焊接热模拟软件，该软件以实测和经典的数学模型为基础，应用Labview8．2和STEP7进行编程。用该软件绘制焊接热循环曲线，操作界面简单易行。针对多道次焊接热模拟试验设计的道次间隔时间参数，可以保

2、证试验时每一个道次的初始温度与设定值相一致，有效地改善了以往焊接热模拟试验的不足。软件凭借其稳定性、可靠性、快捷方便性，应用于国产MMS系列热力模拟实验机，完善了国产热力模拟实验机的功能，进一步拓宽了其应用领域。关键词：焊接热模拟；数学模型；多道次焊接；间隔时间中图分类号：TE972文献标识码：A文章编号：0253—36似(20鸺)07—0077—04冯莹莹0序言焊接热影响区是焊件母材在焊接过程中，经受特有的加热及冷却过程后，明显地发生组织和性能变化的区域。该区域的宽度很窄，一般只有几毫米，若想在实际的焊接接头中，对该区域的金属进行力学性能试验或可靠地测定焊接特性

3、是困难的ll'2J。为了使焊接热影响区各特定部位的尺寸大到足以进行正常的性能试验，只有采用焊接热模拟的方法才能实现，多功能焊接热模拟软件正是通过绘制焊接热循环曲线实现焊接热模拟的方便工具。多功能焊接热模拟软件以实测和经典的数学解析表达式L3J为基础，应用LabVIEW8．2和STEP7进行编程，定量地反映与描述影响各热循环参数的主要因素及其相互关系，同时也是计算焊接应力、应变的基础，预测接头组织和性能的依据。此软件已成功嵌入东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室自主研制的集拉伸、压缩、扭转、热处理等功能于一体的MMS系列热力模拟实验机，拓宽了热力模拟实验机的应

4、用领域。1研制依据1．1数学模型理论基础多功能焊接热模拟计算机软件以实测和经典的数学解析表达式为基础，共包含7种数学模型：Hart一收稿日期：2007—09—10基金项目：国家自然科学基金资助项目(50227401)nerz数学模型，Rykalin系列数学模型，ExponentialcoolingEquation数学模型，Rosental数学模型等；其中Rykalin系列数学模型包括Rykalin2一D(由t8／5求Q)，Rykalin2．D(由Q求t8／5)，Rykalin3一D(由ts／s求Q)和Rykalin3一D(由Q求t8／5)4种模型。这些数学模型均根

5、据自身特点应用于焊接热模拟试验的各个领域，这里只介绍下面2种数学模型。(1)Hannerz数学模型，／At(500—7"0)2(800一To)212“+√—了丽可菊矿忑瓦万一×fAt(500—ro)2一(800一％)21，．、exp【历而矿丽=瓦汉瓦j瓦再J¨，式中：r一为峰值温度，℃；ro为预热温度或道次之间的温度，℃；At为800～500％的冷却时间(即t8／5)，s。该数学模型公式虽冗长、复杂，但操作简单易行，操作者只需输入丁一，％，△￡三项数值，即可绘制出曲线。但由于公式本身的局限性，％不能等于500，800，650℃和丁一，而且不能将升温段和降温段分开控

6、制，所以加热速率和高温停留时间不能在曲线中体现出来。(2)Rykalin系列数学模型经研究发现Rykalin系列数学模型的理论基础与Hannerz数学模型的基本一致，只是为了便于用户设定的需要，将预热温度、峰值温度、加热速率、保温时间、800～500oC的冷却时间等详细的参数都设置在界面上，以满足用户对焊接热循环曲线的详细要求。由于Rykalin系列数学模型的多用性【4

7、，碳78焊接学报第29卷钢、不锈钢、钛合金等不同金属材料的焊接热循环曲线，均采用此系列方法完成，具有较大的实用性。1．2控制系统依据多功能焊接热模拟软件已嵌入MMS系列国产热力模拟实验机[5。7

8、

9、，采用$7-400、FM458下位机实时控制。使用STEP7实时编程软件，可以实现快速、准确、可靠的实时控制性能。PID循环处理时间最小可达0．125雌，实时控制数据采集、存储，并与采集卡同步存储数据【8,9J。上位机采用DellPentium计算机，用LabVIEW8．2进行编程，驱动两台显示器：一台显示器置于桌面，用于试验编程、试验参数录入、试验后数据处理；另一台显示器安放在控制柜中上部，用于监测试验状态、实时显示试验数据、监测故障状态。系统按设定曲线数值实时采集数据绘制实际曲线，并同时完成材料试样的焊接热模拟处理，通过测得的曲线和试样热处理后的组织性能变化情

10、况完成材料