焊接成形中焊接参数的选取与焊缝尺寸的预测.pdf

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1、40·焊接设备与材料·焊接技术第37卷第6期2008年12月文章编号：1002—025X(2008)06—0040—04焊接成形中焊接参数的选取与焊缝尺寸的预测张光云，张华，徐健宁，胡珞华，李玉龙(南昌大学机器人与焊接自动化重点实验室，江西南昌330031)摘要：通过TIG堆焊试验，获取了在一定焊接参数下成形焊缝的熔宽、余高尺寸数据。建立了双BP神经网络模型：模型1，由焊接参数预测焊缝尺寸；模型2，由焊缝尺寸预测焊接参数。可先通过模型2预测一定尺寸的焊缝所对应的焊接参数，对预测的焊接参数作适当调整后再输入到模型1中，检验该焊接参数

2、条件下获得的焊缝尺寸是否符合要求。可以利用此双模型选取合适的焊接参数来对焊缝尺寸进行控制，取得了较好的试验效果。关键词：熔焊快速成形；焊缝尺寸；焊接参数；BP神经网络中图分类号：To4．74文献标识码：B熔焊快速成形可以直接成形组织致密的金属零部分散热条件相同，从而减小工件热变形。焊接时保件。其成形原理是：CAD造型一模型近似处理一切持电弧长约5mlTl不变。焊接底板材料：Q235钢，规片处理一焊接堆积一三维产品_1]。成形金属零件由几格：400mmx70mm~3mm。焊接材料：HO8Mn2SiA，层焊缝堆积而成，每一层又有几道焊

3、缝，这在前期0．8mm；铈钨极直径2．4mm；保护气体为纯氩气，气的切片处理和轨迹规划中已经固定不变。即焊枪焊体流量15Idmin。焊缝长度为70mm。完一道，焊下一道时的偏移距离以及焊完一层时焊1．2焊接试验枪的提升高度固定了。这就要求前期处理中获得某在底板工件上堆焊单层单道焊缝。选取的焊接电一特定尺寸的一道焊缝所需的焊接参数。因此，有流为：110～130A，每次改变约10A；焊接速度为：必要建立焊接参数与焊缝几何尺寸之间的关系模型。100～180mm／min，每次改变约20mm／min：送丝速度为：70～150cm／min，每

4、次改变10cm／min。再去除部1单道焊缝熔宽、余高参数的获取分焊缝成形不好的参数组合，如130A，110mm／min，影响焊缝成形的因素有多种．但尽可能使其他影80cm／min的焊接工艺参数下焊缝余高太小．_丁件底响因素保持不变，只研究焊接电流、焊接速度以及送板熔透；110A，150mm／min，150cm／min的焊接工丝速度这3个容易调节的焊接工艺参数变化时所得到艺参数下焊缝呈粒状，断裂不连续。先保持另外2的不同的焊缝熔宽和余高尺寸参数。个工艺参数不变，只改变焊接电流、焊接速度及送单层单道焊时，经试验研究发现，焊接电流太丝速

5、度这三者之一，得到不同焊接工艺参数组合下小、焊接速度和送丝速度太快，则焊丝难以熔化，焊的焊缝熔宽和余高的尺寸。缝难以连续成形：焊接电流太大、焊接速度及送丝速为减小测量误差，用游标卡尺在一道焊缝上每间度太小，则成形焊缝高度小，且易熔透底板，钨极容隔7mm取一个测点，测出其熔宽和余高值。求这l0易烧损。考虑到焊缝成形效率、焊接质量以及钨极的个测点的平均值作为该道焊缝的熔宽和余高，共获取了使用寿命等因素．应选取适当范围的焊接电流、焊接87组不同焊接工艺参数组合下的焊缝熔宽和余高数值。速度和送丝速度组合值。1．1试验条件2单层单道焊缝焊接

6、工艺参数与焊缝尺寸的BP神本试验采用TIG焊焊接工艺，直流正接，工件底经网络结构板的下表面通冷却水，以改善散热条件，并使工件各由于焊接是一个复杂的热过程，难以建立其焊缝尺寸与焊接工艺参数的精确数学模型。收稿日期：2007—09—14神经网络具有很强的鲁棒性和容错性，具有自学WeldingTechnologyVo1．37No．6Dec．2008·焊接设备与材料·41习、自组织、自适应能力，可处理复杂的非线性和不=叶。(3)确定对象。本文采用能对任意函数逼近的三层BP神样本经过归一化处理后。取其中的2组作为网络经网络来建立焊接工艺参数

7、与焊缝尺寸的关系模型。验证，输入另外85组样本，在Matlab6．5软件中分别BP神经网络原理在许多文献及参考书籍中都有涉对隐层节点为9，10，11，12时的2个网络进行训及r2]，故本文不再详细叙述。本文将建立2个神经网络练，网络训练的结果如图2、图3和表1所示。模型。模型1：由焊接工艺参数预测焊缝尺寸，输入节点为焊接电流、焊接速度和送丝速度，输出节点为焊缝一熔宽样本一余高样本的熔宽和余高；模型2：由焊缝尺寸预测焊接工艺参一9熔宽一9余高数，输入节点为焊缝的熔宽和余高，输出节点为焊接电一10熔宽流、焊接速度和送丝速度。其结构示意

8、图如图1所示。-．-．t--10余高11熔宽输入(输出)层隐藏层输出(输人)层一11余高—★一12熔宽一12余高焊接102O304050607080电流样本数熔宽圈2模型1不同隐层节点数的网络训练结果焊接炬，袋窖耐日『鲻窖剐日『1O0000OOOO