[发明专利]一种测量焊缝熔化体积的方法

说明书

本发明公开了一种测量焊缝熔化体积的方法，该方法用于测量激光热丝对接焊中焊缝熔化体积V，计算公式为：本发明只需用能谱分析，分别测量出焊丝和焊缝熔化体积中某一示踪元素的含量。就可以通过公式计算出焊缝熔化体积。方法简单，效率高，测量结果的准确性高，且受人为因素影响小。

技术领域

本发明涉及一种测量焊缝熔化体积的方法，特别涉及用于测量激光热丝对接焊中焊缝熔化体积的方法。

背景技术

随着科技的发展，激光焊接的应用越来越广泛。激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接后焊缝成形质量一直是评价激光焊接好坏的一个重要指标。而焊缝体积是影响焊缝成形质量的一个重要参数，所以测量焊缝熔化后的体积是研究焊缝成形质量的一个关键技术。

现有的测量方法有两种：手工测量和图像法。

手工测量的原理为：测量人员用测量工具一般为焊缝卡尺，测量出焊缝的熔宽，余高和熔高，再通过计算得到焊缝熔化后的体积。这种测量方法效率低，而且在测量过程中主要是根据测量人员的个人经验来测量，由于测量人员的技能素质和个人经验的不同，对测量结果有很大的影响。所有以这种方法存在着巨大的缺陷，已经不能满足测量的要求。

图像法的原理为：采用机器视觉技术拍摄焊缝截的形状，再用图像处理技术来处理、分析得到的图像。通过计算最后得到焊缝的体积。这种方法效率高，自动化程度高，且人为因素对其影响较低现如今应用广泛。但该方法因焊缝成形轮廓界面复杂，只能估算出焊缝熔化体积，算出的结果存在着一定的误差，所以这种方法也存在着一定的缺陷。

随着技术的发展，人们对焊接后的焊接质量要求越来越高，焊缝熔化体积对焊接质量有很大的影响。所以有必要寻找一种新的测量焊缝熔化体积的方法，使测量的结果更为准确，可靠。

发明内容

本发明旨在提供一种测量焊缝熔化体积的方法，使焊缝熔化体积更容易测量，测量的结果更为准确。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，提供一种测量焊缝熔化体积的方法，该方法用于测量对接焊中焊缝熔化体积V，计算公式为：

式中：

k为焊缝成形系数；

δ为焊接间隙，即焊接时两块焊接板焊接部位间隙的宽度；

ω、ω_w分别为示踪元素在焊缝熔合区、焊丝中的质量百分含量；示踪元素选择只存在于焊丝中、而不存在于焊接母材中的一种元素；需要说明的是，焊缝熔化体积V实际就是指焊缝的熔合区的体积；

ρ、ρ_w分别为焊缝熔合区、焊丝的密度；

d为焊缝两侧焊接板的板厚，焊缝处两块焊接板的厚度是相同的；

v_ω为焊接时的速度；

t为焊接所用的时间。

优选地，示踪元素选择只存在于焊丝中、而不存在于焊接母材中的一种元素，且该元素在焊丝中质量百分含量最高。

优选地，焊缝成形系数k为单道焊缝横截面上焊缝宽度B与焊缝两侧焊接板的板厚d的比值。

优选地，采用能谱分析，分别测量焊缝熔合区、焊丝中示踪元素的质量百分含量。

优选地，该方法用于测量激光热丝对接焊中的焊缝熔化体积V。

优选地，所述焊接是匀速的。

优选地，ρ、ρ_w相差不大，可以作近似处理，故焊缝熔化体积V的计算公式简化为：