[发明专利]一种焊条电弧焊的焊接过程质量评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种评价焊接质量的技术，特别是涉及一种对焊条电弧熔化焊接的过程进行定量评价的方法。

背景技术

焊条电弧焊中，焊接工人的操作技术是决定焊接质量的重要因素，重要工程项目中需要可靠的焊接操作技术来保证工程的焊接质量。但到目前为止，对于焊接工程项目操作人员的筛选工作还是依靠人为的主观评判进行，这种方式一方面会由于主观因素，对筛选结果造成不良影响；另一方面，焊接操作过程往往处于一个高速变化的过程中，高速变化过程中的焊接操作瑕疵，很难简单地靠裁判的“肉眼”来判断。因此，目前还缺乏有效的方法来对焊接工人的操作水平进行量化评价。

此外，目前对焊接操作人员的培训基本依靠“师傅”的经验进行“言传身教”，教学过程缺乏科学客观的建议和指导意见，造成培养一个合格焊接工人的周期长、成本高；同时，“师傅”的一些不规范操作方法和习惯也会影响到学员的培训效果。因此，如果能采用客观、可靠的量化评价方法对焊接工人的操作水平进行评价，就可以大大促进整个行业的发展。

焊条电弧焊焊接过程中的电压、电流信号是监测电弧焊接过程的重要信号源，焊接操作过程中的任何微小变化，都会反映在焊接过程的电信号波动中。因此，焊接过程中的电信号被应用在焊接材料工艺性评定、焊接电源性能检测等方面。但到目前为止，还没有研究者采用这一信号源，有效实现对焊接过程质量进行客观地评价，这主要与两个重要因素有关。

1) 缺乏对电弧物理的深入研究和认识。尤其是在焊条电弧焊操作中，操作者由于个体化特征，其运条方法、焊接位置、焊接手法的不同，带来差异很大的电弧形态，其物理特征也极不相同，很难实现有效的量化评价方法。

2) 焊接过程中，不同的焊接位置如平焊、横焊、仰焊、立焊以及不同的接头形式如管板对接、T型接头、坡口形式等，给评判带来了极大的困难。

同时，由于缺乏可靠的标准，至今还未建立成熟的焊条电弧焊操作水平评级标准，也给焊接过程质量的量化评价带来了一定困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种焊条电弧焊的焊接过程质量评价方法，以对焊条电弧焊的焊接质量进行客观的评价。

本发明提供的焊条电弧焊的焊接过程质量评价方法通过提取焊接过程的电压、电流信号有效信息，结合熔滴过渡和电弧物理理论，运用了频谱分析和小波滤波方法，并考虑到电信号中高频信号与低频信号所包含的物理意义，进一步通过数理统计方法，提取出分段低频电压变异系数和长时短路时间两个重要的评价指标，建立了焊接过程的质量定量评价指标和参数，以对焊接工人的操作水平进行可靠的评价。

本发明所述的焊接过程质量评价方法包括以下步骤：

1）采集焊条电弧焊焊接过程中离散的焊接电压信号V(n)和焊接电流信号I(n)；

2）采用MATLAB中的wfilters函数对采集到的焊接电压信号V(n)和焊接电流信号I(n)进行小波变换分析，得到db6尺度函数，获得低频电压信号L_V(n)和低频电流信号L_I(n)；

3）存在低频电压信号不满足18V≤L_V(n)≤35V或低频电流信号不满足90A≤L_I(n)≤135A的焊接过程，评价为焊接过程不合格；

4）对于低频电压信号L_V(n)变化范围始终在18V～35V之间、同时低频电流信号L_I(n)变化范围始终在90A～135A之间的焊接过程，将所述焊接过程分成等时间段的m段，计算每个时间段内低频电压信号L_V(n)的平均值L_av(i)（i=1，2，……，m)；

5）求出m个低频电压信号平均值L_av(i)（i=1，2，……，m)的平均值，按照式（1）计算出所述m个低频电压信号平均值L_av(i)（i=1，2，……，m)的变异系数CV，作为所述焊接过程的变异系数：