基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形确定系统技术方案

基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形确定系统包括晶粒度测试模块、上位机系统、无线传输模块、下位机系统、电脉冲产生电路模块和电脉冲波形采集模块；所述的上位机系统包括电脉冲波形数据库模块、电脉冲波形特征量获取模块、电脉冲波形特征量数据库模块、晶粒度变化量数据库模块和电脉冲波形确定方法模块。本发明专利技术具有能够确定合适的电脉冲辅助焊接电脉冲波形与得到较好的实验效果的优点。

【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确定系统
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确定系统。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，并形成电脉冲辅助焊接电脉冲波形的确定方法，在此基础上构建基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形确定系统。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确定系统，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，并构建基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形确定系统，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确定系统，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，并构建基于数据挖掘技术的电脉冲辅助焊接电脉冲波形确定系统，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确定系统包括晶粒度测试模块、上位机系统、无线传输模块、下位机系统、电脉冲产生电路模块和电脉冲波形采集模块；所述的上位机系统包括电脉冲波形数据库模块、电脉冲波形特征量获取模块、电脉冲波形特征量数据库模块、晶粒度变化量数据库模块和电脉冲波形确定方法模块；所述的上位机系统通过所述的无线传输模块与所述的下位机系统进行连接，进而控制所述的电脉冲产生电路模块产生电脉冲；所述的电脉冲波形采集模块采集所述的电脉冲产生电路模块产生的电脉冲，并将电脉冲数据存储到上位机系统中的电脉冲波形数据库模块中；所述的晶粒度测试模块测试得到材料分别在只有焊接时与电脉冲辅助焊接时的晶粒度，并将材料的晶粒度变化量数据存储到上位机系统中的晶粒度变化量数据库模块中；所述的电脉冲波形数据库模块存储所述的电脉冲波形采集模块采集到的电脉冲波形；所述的电脉冲波形特征量获取模块获取所述的电脉冲波形的特征量；所述的电脉冲波形特征量数据库模块存储所述的电脉冲波形特征量；所述的电脉冲波形确定方法模块存储电脉冲波形的确定方法。在本专利技术中晶粒度测试模块测试材料晶粒度的过程如下：采用现代材料测试分析技术，获取材料分别在只有焊接时与电脉冲辅助焊接时的晶粒度。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量对材料晶粒度的影响规律；所述的晶粒度变化量指的是材料分别在只有焊接时与电脉冲辅助焊接时的晶粒度的差值。进一步，所述的电脉冲波形特征量数据库模块存储的电脉冲波形特征量数据与所述的晶粒度变化量数据库模块存储的晶粒度变化量数据具有一一对应关系。在本专利技术具体实施过程中，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量对材料晶粒度的影响，即所述的电脉冲波形数据库模块存储的电脉冲波形与所述的晶粒度变化量数据库模块存储的晶粒度变化量数据具有一一对应关系，也就是所述的电脉冲波形特征量数据库模块存储的电脉冲波形特征量数据与所述的晶粒度变化量数据库模块存储的晶粒度变化量数据也具有一一对应关系。当确定好一种电脉冲波形后，开始对材料进行电脉冲辅助焊接，电脉冲辅助焊接过程结束后，测试得到材料的晶粒度，并计算得到材料分别在只有焊接时与电脉冲辅助焊接时的晶粒度的差值，同时提取此时电脉冲波形的特征量，将电脉冲波形特征量数据以及晶粒度变化量数据分别存储到上位机系统中的电脉冲波形特征量数据库模块和晶粒度变化量数据库模块中，这样得到的电脉冲波形特征量数据与晶粒度变化量数据具有一一对应关系，为后续研究电脉冲波形特征量对材料的晶粒度变化量的作用规律提供海量数据。进一步，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。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。进一步，所述的材料的晶粒度采用晶粒的平均线长度进行表示。进一步，所述的电脉冲波形确定方法模块包括电脉冲波形确定第一评价手段存储模块和电脉冲波形确定第二评价手段存储模块。进一步，所述的电脉冲波形确定第一评价手段存储模块包括脉冲峰值对晶粒度变化量的影响规律、脉冲宽度对晶粒度变化量的影响规律、脉冲上升的速率对晶粒度变化量的影响规律以及确定电脉冲辅助焊接电脉冲波形的第一评价手段；所述的电脉冲辅助焊接电脉冲波形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。对材料进行电脉冲辅助焊接时其微观组织相对于材料直接进行焊接时会得到细化，即材料经过电脉冲辅助焊接处理后其微观组织相对于材料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。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。进一步，所述的电脉冲波形确定第二评价手段存储模块包括晶粒度变化量与电脉冲波形特征量之间的函数模型模块、对函数模型求解单个特征量的偏导数模块以及确定电脉冲辅助焊接电脉冲波形的第二评价手段；所述的函数模型模块本文档来自技高网...

【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确定系统包括晶粒度测试模块、上位机系统、无线传输模块、下位机系统、电脉冲产生电路模块和电脉冲波形采集模块；所述的上位机系统包括电脉冲波形数据库模块、电脉冲波形特征量获取模块、电脉冲波形特征量数据库模块、晶粒度变化量数据库模块和电脉冲波形确定方法模块；所述的上位机系统通过所述的无线传输模块与所述的下位机系统进行连接，进而控制所述的电脉冲产生电路模块产生电脉冲；所述的电脉冲波形采集模块采集所述的电脉冲产生电路模块产生的电脉冲，并将电脉冲数据存储到上位机系统中的电脉冲波形数据库模块中；所述的晶粒度测试模块测试得到材料分别在只有焊接时与电脉冲辅助焊接时的晶粒度，并将材料的晶粒度变化量数据存储到上位机系统中的晶粒度变化量数据库模块中；所述的电脉冲波形数据库模块存储所述的电脉冲波形采集模块采集到的电脉冲波形；所述的电脉冲波形特征量获取模块获取所述的电脉冲波形的特征量；所述的电脉冲波形特征量数据库模块存储所述的电脉冲波形特征量；所述的电脉冲波形确定方法模块存储电脉冲波形的确定方法。

【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确定系统包括晶粒度测试模块、上位机系统、无线传输模块、下位机系统、电脉冲产生电路模块和电脉冲波形采集模块；所述的上位机系统包括电脉冲波形数据库模块、电脉冲波形特征量获取模块、电脉冲波形特征量数据库模块、晶粒度变化量数据库模块和电脉冲波形确定方法模块；所述的上位机系统通过所述的无线传输模块与所述的下位机系统进行连接，进而控制所述的电脉冲产生电路模块产生电脉冲；所述的电脉冲波形采集模块采集所述的电脉冲产生电路模块产生的电脉冲，并将电脉冲数据存储到上位机系统中的电脉冲波形数据库模块中；所述的晶粒度测试模块测试得到材料分别在只有焊接时与电脉冲辅助焊接时的晶粒度，并将材料的晶粒度变化量数据存储到上位机系统中的晶粒度变化量数据库模块中；所述的电脉冲波形数据库模块存储所述的电脉冲波形采集模块采集到的电脉冲波形；所述的电脉冲波形特征量获取模块获取所述的电脉冲波形的特征量；所述的电脉冲波形特征量数据库模块存储所述的电脉冲波形特征量；所述的电脉冲波形确定方法模块存储电脉冲波形的确定方法。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确定系统，其特征在于：所述的电脉冲波形特征量数据库模块存储的电脉冲波形特征量数据与所述的晶粒度变化量数据库模块存储的晶粒度变化量数据具有一一对应关系。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确定系统，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。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确定系统，其特征在于：所述的材料的晶粒度采用晶粒的平均线长度进行表示。5.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确定系统，其特征在于：所述的电脉冲波形确定方法模块包括电脉冲波形确定第一评价手段存储模块和电脉冲波形确定第二评价手段存储模块。6.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确定系统，其特征在于：所述的电脉冲波形确定第一评价手段...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾邦平，王萍，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