基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法技术

技术编号:20917548 阅读:23 留言:0更新日期:2019-04-20 09:54
基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法,包括建立电脉冲辅助焊接电脉冲波形数据库;建立材料微观组织晶粒度;提取电脉冲波形特征量;得到各个特征量对晶粒度的影响规律,形成确定电脉冲波形的第一评价手段;得到晶粒度与特征量之间的函数模型;函数模型求解单个特征量的偏导数,形成确定电脉冲波形的第二评价手段;通过第一评价手段和第二评价手段确定合适的电脉冲波形。本发明专利技术提出的基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法是以海量数据为基础,确保了得到的电脉冲波形特征量对晶粒度变化量的作用规律是可靠的,从而确保了通过本发明专利技术提出的方法确定的电脉冲波形进行实验是有效的,且能够得到较好的实验效果。

A Method for Determining Electric Pulse Waveform in Electric Pulse Assisted Welding Based on Data Mining Technology

Based on data mining technology, the determination method of electric pulse waveform in electric pulse assisted welding includes establishing database of electric pulse waveform in electric pulse assisted welding, establishing grain size of material microstructure, extracting characteristic quantities of electric pulse waveform, obtaining the influence law of each characteristic quantities on grain size, forming the first evaluation method for determining electric pulse waveform, and obtaining the relationship between grain size and characteristic quantities. Functional model; Functional model solves partial derivatives of a single feature to form a second evaluation method to determine the electrical pulse waveform; The first evaluation method and the second evaluation method are used to determine the appropriate electrical pulse waveform. The method for determining the electric pulse waveform of the electric pulse assisted welding based on data mining technology is based on massive data, which ensures that the action law of the characteristic quantity of the electric pulse waveform on the grain size change is reliable, thus ensuring that the electric pulse waveform determined by the method of the invention is effective in experiment and can obtain better experimental effect. Fruit.

【技术实现步骤摘要】
基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法
本专利技术涉及焊接
,特指一种基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法。技术背景焊接是一项重要的材料成型工艺,被广泛应用于航空航天、海洋工程、汽车等领域。然而由于焊接高温的作用,导致焊缝区域微观组织粗大,从而降低焊接工件的综合性能,如何细化焊接工件焊接区域的微观组织已经成为焊接
的一项重要研究课题。电脉冲辅助焊接技术能够直接对凝固过程产生作用,从而实现在材料制造的开始就对凝固过程进行控制的目的。电容器储能产生高能电脉冲的基本原理是首先对电容器进行充电储能,然后对负载进行放电,从而产生较大的脉冲电流。电脉冲波形的特征量直接决定着注入到金属溶液中的能量,对结晶的过程有着重要的影响,如果能够揭示电脉冲波形的特征量对结晶过程的作用机制,在此基础上就能选取合适的电脉冲波形来控制液态合金凝固后的微观组织晶粒度,从而达到改善材料综合性能的目的。然而目前尚未有文献公开报道过电脉冲波形的特征量对材料微观组织晶粒度的作用规律,所以确定电脉冲波形的过程更多是依靠经验,使得电脉冲辅助焊接技术的效果并不稳定,限制了电脉冲辅助焊接技术的推广与应用。因此,有必要对电脉冲波形的特征量对材料微观组织晶粒度的作用规律开展研究,为电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定提供依据,并最终形成电脉冲波形的确定方法。针对电脉冲波形的特征量对材料微观组织晶粒度的作用规律尚不清楚的问题,本专利技术提出一种基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法,即对实验过程中得到的海量电脉冲波形及其对应的材料微观组织晶粒度数据进行分析,揭示电脉冲波形的特征量对材料微观组织晶粒度的作用规律,在此基础上为电脉冲波形的确定提供依据,并形成基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法,为电脉冲辅助焊接技术的推广与应用提供助力。
技术实现思路
为了解决电脉冲波形的特征量对材料微观组织晶粒度的作用规律尚不清楚的问题,本专利技术提出一种基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法,即对实验过程中得到的海量电脉冲波形及其对应的材料微观组织晶粒度数据进行分析,揭示电脉冲波形的特征量对材料微观组织晶粒度的作用规律,在此基础上为电脉冲波形的确定提供依据,并形成基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法,从而助力电脉冲辅助焊接技术的推广和应用。基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法,包括以下步骤:(1)建立电脉冲辅助焊接电脉冲波形数据库。将工件电脉冲辅助焊接处理时采用的电脉冲波形存储到计算机中,并建立电脉冲辅助焊接电脉冲波形数据库,为后续的海量数据分析提供基础。(2)建立材料微观组织晶粒度。采用现代材料测试分析技术,获取焊接构件分别在只有焊接时与电脉冲辅助焊接时焊接后的微观组织晶粒度。在直接焊接和电脉冲辅助焊接时,保持焊接工艺参数不变,仅改变电脉冲波形,用来研究电脉冲波形特征对微观组织晶粒度的影响规律。(3)提取电脉冲波形特征量。电脉冲波形的第一个脉冲的能量峰值最大,对材料内部微观组织作用也是最为明显,在本专利技术中主要研究第一个脉冲的特征量对材料内部微观组织晶粒度的影响规律。所述的电脉冲波形特征量包括脉冲峰值A、脉冲宽度d和脉冲上升的速率k。所述的脉冲上升的速率指的是首个脉冲以多快的速度达到峰值,即脉冲波形的斜率。在本专利技术中研究的脉冲上升的速率k针对的是第一个脉冲上升到峰值的速率。(4)得到各个特征量对晶粒度的影响规律,形成确定电脉冲波形的第一评价手段。采用单因素试验的方法,得到每一个电脉冲波形特征量对材料微观组织晶粒度变化量的作用规律。在这里主要揭示晶粒度变化量随着每一个电脉冲波形特征量的变化规律,比如电脉冲波形特征量在什么范围内晶粒度变化量较大,比如电脉冲波形特征量在什么范围内晶粒度变化量较小,这时在确定合适的电脉冲辅助焊接电脉冲波形时,选取获得较大晶粒度变化量所对应的电脉冲波形特征量变动范围内的电脉冲波形特征量。即所述的第一评价手段指的是在确定合适的电脉冲辅助焊接电脉冲波形时,选取获得较大晶粒度变化量所对应的电脉冲波形特征量变动范围内的电脉冲波形特征量。所述的微观组织晶粒度变化量指的是对工件直接焊接时得到的微观组织晶粒度与对工件进行电脉冲辅助焊接时得到的微观组织晶粒度之间的差值。对工件进行电脉冲辅助焊接时材料微观组织相对于工件直接进行焊接时会得到细化,即工件经过电脉冲辅助焊接处理后材料微观组织相对于工件直接进行焊接时会变小。材料在焊接过程中,通过脉冲电流,会对材料凝固过程产生作用,材料结晶形成的树枝晶会被冲碎,形成新的形核的核心,能够减小微观组织的尺寸,即达到细化晶粒的目的,从而实现改善材料综合性能的目的。(5)得到晶粒度与特征量之间的函数模型。建立晶粒度变化量与所述的三个电脉冲波形特征量之间的函数模型,在此基础上对步骤(2)和步骤(3)获得的数据进行数据拟合,拟合出晶粒度变化量与所述的三个电脉冲波形特征量之间的函数表达式F(A,d,k)。(6)对步骤(5)中的函数模型求解单个特征量的偏导数,形成确定电脉冲波形的第二评价手段。对函数模型求解单个特征量的偏导数,所述的偏导数为确定每一个电脉冲波形特征量对晶粒度变化量的影响程度。即所述的第二评价手段指的是所述的偏导数越大,表明该特征量对晶粒度变化量的影响越大,在确定合适的电脉冲波形时首先以偏导数大的特征量作为出发点。(7)通过第一评价手段和第二评价手段确定合适的电脉冲波形。综合采用第一评价手段(评价手段1)和第二评价手段(评价手段2),确定合适的电脉冲波形,使材料内部微观组织能够获得较好的细化效果。所述的电脉冲波形确定准则为:首先,以第二评价手段确定的电脉冲波形特征量对晶粒度变化量的影响程度为基础,将对晶粒度度变化量的影响程度最大的特征量作为第一考虑因素,然后根据第一评价手段进一步确定特征量的选取范围;其次,以第二评价手段确定的电脉冲波形特征量对晶粒度变化量的影响程度为基础,将对晶粒度度变化量的影响程度仅次于第一考虑因素的特征量作为第二考虑因素,然后根据第一评价手段进一步确定特征量的选取范围;然后,以第二评价手段确定的电脉冲波形特征量对晶粒度变化量的影响程度为基础,将对晶粒度度变化量的影响程度最小的特征量作为第三考虑因素,然后根据第一评价手段进一步确定特征量的选取范围;最后,在上述三个特征量的选取范围内选取具体的特征量数值,得到所需要的电脉冲波形。在上述三个特征量的选取范围内选取具体的特征量数值,调节电脉冲波形产生电路的参数,得到所需要的电脉冲波形,当调节电脉冲波形产生电路的参数,无法得到所需要的电脉冲波形时,可以将作为第三考虑因素的特征量的选取范围扩大,如果还是无法得到所需要的电脉冲波形,可以将作为第二考虑因素的特征量的选取范围扩大,以得到所需要的电脉冲波形。此外,也可以通过更换电脉冲波形产生电路的元器件的方式来扩大电路参数的选择范围,从而得到所需要的电脉冲波形。进一步,所述的基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法,其特征在于:所述的电脉冲波形特征量包括脉冲峰值A、脉冲宽度d和脉冲上升的速率k。所述的脉冲上升的速率指的是首个脉冲以多快的速度达到峰值,即脉冲波形的斜率。在本专利技术中研究的脉冲上升的速率k针对本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法,包括以下步骤:(1)建立电脉冲辅助焊接电脉冲波形数据库;(2)建立材料微观组织晶粒度;(3)提取电脉冲波形特征量;(4)得到各个特征量对晶粒度的影响规律,形成确定电脉冲波形的第一评价手段;(5)得到晶粒度与特征量之间的函数模型;(6)对步骤(5)中的函数模型求解单个特征量的偏导数,形成确定电脉冲波形的第二评价手段;(7)通过第一评价手段和第二评价手段确定合适的电脉冲波形。

【技术特征摘要】
1.基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法,包括以下步骤:(1)建立电脉冲辅助焊接电脉冲波形数据库;(2)建立材料微观组织晶粒度;(3)提取电脉冲波形特征量;(4)得到各个特征量对晶粒度的影响规律,形成确定电脉冲波形的第一评价手段;(5)得到晶粒度与特征量之间的函数模型;(6)对步骤(5)中的函数模型求解单个特征量的偏导数,形成确定电脉冲波形的第二评价手段;(7)通过第一评价手段和第二评价手段确定合适的电脉冲波形。2.如实现权利要求1所述的基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法,其特征在于:所述的电脉冲波形特征量包括脉冲峰值A、脉冲宽度d和脉冲上升的速率k。3.如实现权利要求1所述的基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法,其特征在于:所述的材料微观组织晶粒度采用晶粒的平均线长度进行表征。4.如实现权利要求1所述的基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法,其特征在于:所述的第一评价手段指的是在确定合适的电脉冲辅助焊接电脉冲波形时,选取获得较大晶粒度变化量所对应的电脉冲波形特征量变动范围内的电脉冲波形特征量。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员:王萍顾邦平胡雄庄佳奕王思淇黄敏
申请(专利权)人:上海海事大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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