一种激光自适应焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种激光自适应焊接方法，通过试验匹配参数函数P与缺陷函数S，建立参数

【技术实现步骤摘要】
一种激光自适应焊接方法


[0001]本专利技术属于智能化激光焊接
，特别涉及一种激光自适应焊接方法。

技术介绍

[0002]在航空航天制造领域，随着对材料轻量化、结构轻量化提出的迫切需求，钛合金因其优异的抗腐蚀性、比强度、比模量而被广泛用于飞机机身、尾喷管等重要部件制造。对于薄板钛合金，传统的铆接工艺并不能很好的满足轻量化需求，并且会降低构件的机械性能。激光焊接具有能量密度高、穿透性好、焊缝窄、生产效率高、容易实现自动化、柔性化等优点，因此被广泛应用于航空航天、工程制造等领域。
[0003]针对航空复杂薄壁组件的激光束装焊单元技术，目前普遍存在一大难点：由于焊前制造方法采用钣金成形和机械切割，导致待焊边沿区域直线度极差，致使装配后焊件的间隙均匀度不满足要求。为了弥补间隙不均匀或过大的缺陷，通常需要人工测量间隙并分段标志，根据不同的间隙采用不同的焊接技术和规范，但这样导致生产效率降低，焊缝接头数量急剧增加，焊缝完整性被破坏，缺陷率也随之提高。焊接缺陷是激光焊接过程中最为影响焊接质量的因素，宏观上包括未焊透、焊漏等，减少或抑制焊接缺陷的产生是提高焊缝质量，提高构件质量最为有效最为根本的方法，然而在实际焊接过程中，只有焊接完成后才能对焊接缺陷进行检测和修复，无法做到在焊接过程中对焊接缺陷的实时监测和控制，从而导致生产成本的增加以及生产效率的降低。

技术实现思路

[0004]针对于上述现有技术的不足，本专利技术旨在提出一种激光自适应焊接方法，该方法通过对焊接过程中焊缝宏观缺陷进行实时监测，获取缺陷变量，进而通过参数
‑
缺陷数据库实时调整工艺参数，最终在保证焊缝完整性的同时达到焊接过程中缺陷的在线监测及控制的目的。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的具体技术方案如下所述：
[0006]一种激光自适应焊接方法，用于实现不均匀间隙焊件激光焊接过程中缺陷的实时监测及控制，包括以下步骤：
[0007]1参数
‑
缺陷匹配：建立激光功率L
P
、焊接速度V、离焦量F以及焊缝间隙G四个参数变量的函数关系，并计算得到一个参数函数P；建立焊透深度N、焊漏状态L两个缺陷变量的函数关系，并计算得到为一个缺陷函数S，对参数函数P和缺陷函数S进行匹配，形成高适配的参数
‑
缺陷数据库；
[0008]2初始方案输出：正式焊接开始前利用激光扫描仪识别焊接路径，采集初始焊缝间隙G0，并反馈至数据处理系统，数据处理系统根据激光功率L
P
、焊接速度V、离焦量F以及焊缝间隙G四个参数变量的函数关系，计算得到初始参数函数P0，实现工艺方案的初步制定；
[0009]3在线缺陷监测：在焊接过程中实时扫描监测焊缝表面形貌，通过X光探伤仪实时监测焊缝缺陷，并将缺陷变量焊透深度N、焊漏状态L实时关联到数据处理系统，数据处理系
统根据焊透深度N、焊漏状态L两个缺陷变量的函数关系对缺陷变量进行计算，计算得到实时的缺陷函数S
T
；
[0010]4实时参数调整：数据处理系统对实时的缺陷函数S
T
和实时的参数函数P
T
进行比较判定，若0.9P
T
≤S
T
≤1.1P
T
，则焊接状态达到工艺要求，无需进行参数调整；若S
T
>1.1P
T
或S
T
<0.9P
T
，则焊接状态不能满足工艺要求，数据处理系统调取参数
‑
缺陷数据库中与当前缺陷函数S
T
相适配的补偿参数函数P1，对参数进行调整，调整后的参数函数P
T
＝P0+P1，以此实现激光焊接过程中缺陷的实时控制。
[0011]焊缝间隙G为0
‑
0.4mm随机且不均匀变化。
[0012]参数
‑
缺陷数据库是针对不均匀变化的焊缝间隙G的试板开展激光焊接试验，建立激光功率L
P
、焊接速度V、离焦量F与焊缝间隙G的匹配模型，计算得到一个参数函数P；再对焊接过程中产生的缺陷进行监测，将包含焊透深度N
P
、焊漏状态L的缺陷变量整合为一个缺陷函数S，并与参数函数P关联匹配，建立参数
‑
缺陷数据库。
[0013]参数函数P与激光功率L
P
、焊接速度V、离焦量F以及焊缝间隙G的关系满足：
[0014][0015]其中，dx表示焊接过程中的任意焊接段，且激光功率L
P
、焊接速度V、离焦量F、焊缝间隙G均可以直接或间接表示为位置x的函数。
[0016]缺陷函数S与焊透深度N、焊漏状态L的关系满足：
[0017]S
‑
(2N+L)
[0018]其中，未发生焊漏时L的值为1，发生焊漏时L的值为0.5。
[0019]本专利技术带来的有益技术效果为：针对实际薄壁钛合金激光焊接过程中，间隙不均匀所带来的一系列焊接问题，包括焊缝完整性破坏，缺陷率增加等，且只有焊接完成后才能对焊接缺陷进行检测和修复，无法做到在焊接过程中对焊接缺陷的实时监测和控制的问题，提出了一种激光自适应焊接方法，该方法通过对焊接过程中焊缝缺陷进行实时监测，获取缺陷变量，进而通过参数
‑
缺陷数据库实时调整工艺参数，在保证焊缝完整性的同时达到焊接过程中缺陷的在线监测及控制的目的。根据实时反馈的参数变量及缺陷变量，通过数据处理系统对实时的参数函数P
T
和缺陷函数S
T
进行判定，若不满足要求，数据处理系统将会调取数据库中相适配的参数函数，对参数进行调整，以此实现缺陷的实时控制。本专利技术实现了激光焊接过程中缺陷的在线监测及控制，保证了焊缝完整性，解决了缺陷难以实时控制的问题，达到了激光焊接过程智能、优质、高效的目的。
[0020]下面结合附图和实施例对本系统进一步说明。
附图说明
[0021]图1为本专利技术所述激光自适应焊接方法流程图。
[0022]图2为本专利技术所述参数
‑
缺陷数据库建立方法流程图。
[0023]图3为本专利技术所述激光自适应焊接示意图。
[0024]图中编号说明：1激光扫描仪、2高速摄像机、3X光探伤仪、4激光头、5激光束、6保护气喷管、7焊件、8焊缝。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0026]参照图1所示，本专利技术为一种激光自适应焊接方法，该方法主要包括参数
‑
缺陷匹配、初始方案输出、在线缺陷监测、实时参数调整等四大步骤；
[0027]参照图1、图3所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光自适应焊接方法，用于实现不均匀间隙焊件激光焊接过程中缺陷的实时监测及控制，其特征在于包括以下步骤：1
‑
1参数
‑
缺陷匹配：建立激光功率L
P
、焊接速度V、离焦量F以及焊缝间隙G四个参数变量的函数关系，并计算得到一个参数函数P；建立焊透深度N、焊漏状态L两个缺陷变量的函数关系，并计算得到为一个缺陷函数S，对参数函数P和缺陷函数S进行匹配，形成高适配的参数
‑
缺陷数据库；1
‑
2初始方案输出：正式焊接开始前利用激光扫描仪识别焊接路径，采集初始焊缝间隙G0，并反馈至数据处理系统，数据处理系统根据激光功率L
P
、焊接速度V、离焦量F以及焊缝间隙G四个参数变量的函数关系，计算得到初始参数函数P0，实现工艺方案的初步制定；1
‑
3在线缺陷监测：在焊接过程中实时扫描监测焊缝表面形貌，通过X光探伤仪实时监测焊缝缺陷，并将缺陷变量焊透深度N、焊漏状态L实时关联到数据处理系统，数据处理系统根据焊透深度N、焊漏状态L两个缺陷变量的函数关系对缺陷变量进行计算，计算得到实时的缺陷函数S
T
；1
‑
4实时参数调整：数据处理系统对实时的缺陷函数S
T
和实时的参数函数P
T
进行比较判定，若0.9P
T
≤S
T
≤1.1P
T
，则焊接状态达到工艺要求，无需进行参数调整；若S
T
>1.1P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈素明，姜毅，岳珊，
申请(专利权)人：中航西安飞机工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：