窄搭接电阻焊机焊接能力评估方法技术

本发明专利技术涉及一种窄搭接电阻焊机焊接能力评估方法，依次包括如下步骤：收集电阻焊机的设备参数；收集带钢和焊接工艺参数；计算熔核高度和焊接所需总热量；计算焊缝处总电阻；计算得到焊缝处产生的有效热量，并计算得到目标函数值；判断目标函数值是否满足条件，如否则评估结果为不符合焊接要求，如是则计算电阻焊机机架横梁和立柱的内侧应力和外侧应力，再判断内侧应力和外侧应力是否满足条件，如是则评估结果为符合焊接要求，如否则焊接参数超出电阻焊机能力。本发明专利技术能对电阻焊机能够焊接的极限强度、宽度和厚度进行评估从而得出极限规格产品和瓶颈，能保证焊缝质量，并提高实际生产效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
窄搭接电阻焊机焊接能力评估方法


[0001]本专利技术涉及连续退火焊接技术，特别涉及一种窄搭接电阻焊机焊接能力评估方法。

技术介绍

[0002]连续退火是相对罩式退火而言，是带钢连续通过退火炉，退火炉无封口，带钢不经过停留而直接进行卷取的生产方式。连续退火机组通常采用窄搭接电阻焊机，电阻焊机是将前后带钢进行焊接，实现机组保持连续不间断运行。焊接质量的好坏决定着带钢产品的质量与产量，而决定焊接质量的关键因素在于焊接参数的设定。目前，对于已有的钢种和厚度的产品，通过大量试验可以得出合理的焊接参数，且在电阻焊机的能力范围之内；而对于新钢种而言，在没有焊接试验的前提下，焊接参数的设定不合理，如若超出电阻焊机的能力范围，则容易造成焊缝质量不佳，严重时还会导致断带风险。因此，亟需一种针对连续退火机组窄搭接电阻焊机的焊接能力评估方法，以实现对焊接极限强度、宽度及厚度产品进行电阻焊机能力的评估，这对于提高现场生产效率和产品质量尤为重要。
[0003]目前，对于连续退火焊接技术的研究主要包括如下几个方面：一、优化焊接工艺参数，例如焊接电流、焊接电压、焊轮压力、焊接速度、搭接量、补偿量等；二、焊接安全检测及电阻焊机检修；而这些研究方面并不是针对连续退火机组电阻焊机的焊接能力评估。中国专利201620475700.0公开了一种用于电阻焊机电极快速检修的支撑装置，属于设备检修领域，所述支撑装置用于稳固支撑待修复的焊机电极，提高修复效率。中国专利201520897172.3公开了一种电阻焊机安全检测装置，其包括上限位光栅、下限位光栅及光栅挡板，用于防止铁屑碎末产生，提高了装置的稳定性和使用寿命。中国专利200620045383.5公开了一种电阻焊机刀架的拆卸工具，可以在无固定支撑点情况下实现快速、方便拆卸光整刀架，主要解决人工拆卸存在的劳动强度高、工作效率低的技术问题。由此，上述专利均未涉及可用于连续退火机组窄搭接电阻焊机焊接能力评估的装置和方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种窄搭接电阻焊机焊接能力评估方法，所述评估方法综合考虑电阻焊机的设备参数以及带钢和焊接工艺参数，建立一套可用于评估窄搭接电阻焊机焊接能力的数学模型，对电阻焊机能够焊接的极限强度、宽度和厚度进行评估从而得出极限规格产品和瓶颈，能保证焊缝质量，并提高实际生产效率。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]一种窄搭接电阻焊机焊接能力评估方法，所述电阻焊机包括上焊轮、下焊轮和机架；所述评估方法包括如下步骤：
[0007]步骤一，收集电阻焊机的设备参数，设备参数包括上焊轮的厚度、弹性模量、泊松比、半径，前行带钢的弹性模量、泊松比，下焊轮的厚度、弹性模量、泊松比、半径，后行带钢的弹性模量、泊松比，机架上所受垂直作用力，机架横梁的中性线长度、惯性矩、截面长度、
内侧高度、外侧高度，机架立柱的中性线长度、惯性矩、截面长度、内侧高度、外侧高度，机架许用应力；
[0008]步骤二，收集带钢和焊接工艺参数，带钢和焊接工艺参数包括前行带钢的压痕高度、焊接碳当量、厚度，后行带钢的压痕高度、焊接碳当量、厚度，带钢比热容，带钢密度，带钢常温和熔核状态的温度差，焊接速度，搭接量，补偿量，焊轮压力，带钢表面温度，焊接电流，偏差系数；
[0009]步骤三，计算熔核高度和焊接所需总热量，计算公式如下：
[0010]h＝A
·
[(h1+h2)
‑
(c
s
+c
x
)][0011]Q
需
＝λch(b
djl
+b
bcl
)ρΔT
[0012]式中，h为熔核高度，A为取焊透率，h1和h2分别为前行带钢和后行带钢的厚度，c
s
和c
x
分别为前行带钢和后行带钢的压痕高度，Q
需
为焊接所需总热量，λ为熔核熔融系数，c为带钢比热容，b
djl
为搭接量，b
bcl
为补偿量，ρ为带钢密度，ΔT为带钢常温和熔核状态的温度差；
[0013]步骤四，计算焊缝处总电阻，先根据赫兹公式计算得到上焊轮与前行带钢的接触宽度，下焊轮与后行带钢的接触宽度；再结合边缘效应、绕流现象对电阻的影响并根据马西森定律计算得到前行带钢电阻和后行带钢电阻；然后由前行带钢电阻、后行带钢电阻和接触电阻的总和得到焊缝处总电阻；
[0014]步骤五，根据焦耳定律计算得到焊缝处产生的有效热量，并计算得到目标函数值，计算公式如下：
[0015][0016]式中，G(x)为目标函数值，Q1为焊缝处产生的有效热量；
[0017]步骤六，如果目标函数值小于等于偏差系数，则进入步骤七；如目标函数值大于偏差系数，则得到焊接能力评估结果为不符合焊接要求；
[0018]步骤七，先对电阻焊机进行校核，并计算得到机架横梁的上力矩、内侧抗弯截面系数、外侧抗弯截面系数、内侧应力、外侧应力，机架立柱的影响力矩、内侧抗弯截面系数、外侧抗弯截面系数、内侧应力、外侧应力；再对计算结果进行判断，如机架横梁的内侧应力、外侧应力以及机架立柱的内侧应力、外侧应力均小于等于机架许用应力，则得到焊接能力评估结果为符合焊接要求，如不符合上述条件，则得到焊接参数超出电阻焊机能力。
[0019]所述步骤三中，60％≤A≤80％，0.9≤λ≤1.2。
[0020]所述步骤四中，所述上焊轮与前行带钢的接触宽度，下焊轮与后行带钢的接触宽度的计算公式如下：
[0021][0022]式中，b
dws
为上焊轮与前行带钢的接触宽度，b
dwx
为下焊轮与后行带钢的接触宽度，P为焊轮压力，b
hls
和R
hls
分别为上焊轮的厚度和半径，b
hlx
和R
hlx
分别为下焊轮的厚度和半
径，E1和v1分别为上焊轮的弹性模量和泊松比，E2和v2分别为前行带钢的弹性模量和泊松比，E3和v3分别为下焊轮的弹性模量和泊松比，E4和v4分别为后行带钢的弹性模量和泊松比。
[0023]所述步骤四中，所述前行带钢电阻和后行带钢电阻的计算公式如下：
[0024][0025]式中，R
w1
为前行带钢电阻，R
w2
为后行带钢电阻，K1为边缘效应引起电流场扩散的系数，K2为绕流现象引起电流场扩散的系数，K3为碳当量对电阻的影响指数，K4为熔核熔融宽度系数，C
e1
和C
e2
分别为前行带钢和后行带钢的焊接碳当量，b
dws
为上焊轮与前行带钢的接触宽度，b
dwx
为下焊轮与后行带钢的接触宽度，ρ0为带钢0℃时的电阻率，α为带钢电阻率随温度变化的电阻温度系数，T为带钢表面温度。
[0026]所述ρ0＝9.78
×
10
‑8Ωm，α＝6.51
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种窄搭接电阻焊机焊接能力评估方法，所述电阻焊机包括上焊轮、下焊轮和机架；其特征在于：所述评估方法包括如下步骤：步骤一，收集电阻焊机的设备参数，设备参数包括上焊轮的厚度、弹性模量、泊松比、半径，前行带钢的弹性模量、泊松比，下焊轮的厚度、弹性模量、泊松比、半径，后行带钢的弹性模量、泊松比，机架上所受垂直作用力，机架横梁的中性线长度、惯性矩、截面长度、内侧高度、外侧高度，机架立柱的中性线长度、惯性矩、截面长度、内侧高度、外侧高度，机架许用应力；步骤二，收集带钢和焊接工艺参数，带钢和焊接工艺参数包括前行带钢的压痕高度、焊接碳当量、厚度，后行带钢的压痕高度、焊接碳当量、厚度，带钢比热容，带钢密度，带钢常温和熔核状态的温度差，焊接速度，搭接量，补偿量，焊轮压力，带钢表面温度，焊接电流，偏差系数；步骤三，计算熔核高度和焊接所需总热量，计算公式如下：h＝A
·
[(h1+h2)
‑
(c
s
+c
x
)]Q
需
＝λch(b
djl
+b
bcl
)ρΔT式中，h为熔核高度，A为取焊透率，h1和h2分别为前行带钢和后行带钢的厚度，c
s
和c
x
分别为前行带钢和后行带钢的压痕高度，Q
需
为焊接所需总热量，λ为熔核熔融系数，c为带钢比热容，b
djl
为搭接量，b
bcl
为补偿量，ρ为带钢密度，ΔT为带钢常温和熔核状态的温度差；步骤四，计算焊缝处总电阻，先根据赫兹公式计算得到上焊轮与前行带钢的接触宽度，下焊轮与后行带钢的接触宽度；再结合边缘效应、绕流现象对电阻的影响并根据马西森定律计算得到前行带钢电阻和后行带钢电阻；然后由前行带钢电阻、后行带钢电阻和接触电阻的总和得到焊缝处总电阻；步骤五，根据焦耳定律计算得到焊缝处产生的有效热量，并计算得到目标函数值，计算公式如下：式中，G(x)为目标函数值，Q1为焊缝处产生的有效热量；步骤六，如果目标函数值小于等于偏差系数，则进入步骤七；如目标函数值大于偏差系数，则得到焊接能力评估结果为不符合焊接要求；步骤七，先对电阻焊机进行校核，并计算得到机架横梁的上力矩、内侧抗弯截面系数、外侧抗弯截面系数、内侧应力、外侧应力，机架立柱的影响力矩、内侧抗弯截面系数、外侧抗弯截面系数、内侧应力、外侧应力；再对计算结果进行判断，如机架横梁的内侧应力、外侧应力以及机架立柱的内侧应力、外侧应力均小于等于机架许用应力，则得到焊接能力评估结果为符合焊接要求，如不符合上述条件，则得到焊接参数超出电阻焊机能力。2.根据权利要求1所述的窄搭接电阻焊机焊接能力评估方法，其特征在于：所述步骤三中，60％≤A≤80％，0.9≤λ≤1.2。3.根据权利要求1所述的窄搭接电阻焊机焊接能力评估方法，其特征在于：所述步骤四中，所述上焊轮与前行带钢的接触宽度，下焊轮与后行带钢的接触宽度的计算公式如下：
式中，b
dws
为上焊轮与前行带钢的接触宽度，b
dwx
为下焊轮与后行带钢的接触宽度，P为焊轮压力，b
hls
和R
hls
分别为上焊轮的厚度和半径，b
hlx
和R
hlx
分别为下焊轮的厚度和半径，E1和v1分别为上焊轮的弹性模量和泊松比，E2和v2分别为前行带钢的弹性模量和泊松比，E3和v3分别为下焊轮的弹性模量和泊松比，E4和v4分别为后行带钢的弹性...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁文振，张宝平，吴佳桐，李旭东，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：