[发明专利]变厚截面板激光焊接的熔深预测与控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种变厚截面板激光焊接的熔深预测与控制方法，该方法包括：1)、通过某种材料的变厚截面板激光焊接的工艺试验与金相组织观察，获取其未熔透到过熔透过程的激光功率参数及焊缝截面信息；2)、借助回归分析方法，构建变厚截面板激光焊接熔透性回归模型。根据误差特性，判定模型的准确度，选取最佳模型；3)、根据需要激光焊接的变厚截面板厚度变化规律，通过回归模型，计算得到其最佳加工工艺参数。本发明能进行变厚截面板激光焊接焊缝截面形貌信息的预测与控制。

技术领域

本发明涉及变厚截面板激光焊接的一种熔深预测与控制方法，具体为一种变厚截面板激光焊接焊缝截面形貌信息预测与控制方法及系统。

背景技术

汽车行业作为国民支柱行业，节能减排已经成为汽车工业低碳发展的革命性课题。采用变厚截面板可有效的在保证汽车零件强度的基础上，实现汽车轻量化。但在应用过程中发现，变厚截面材料的连接成为该类材料制造过程中亟需解决的关键问题之一和限的质量随材料厚度的变化而适应性变化，这可以通过精确控制单位时间的焊接热输入总量来实现。激光焊接技术因激光能量和焊接热输入可精确控制，是实现连续变厚截面材料焊接连接的理想方法。

现有的变厚截面板激光焊接方法为：在保证装配间隙裕度和已知材料厚度变化规律的条件下，依据材料厚度与热输入参量关系的经验，人工干预控制激光功率和焊接速度实现热输入流量控制。此种方法的局限性在于任一不确定性扰动(如板材厚度偏差、装配间隙变化、激光功率波动等)，可能导致焊接熔透状态发生变化，出现未熔合、未熔透、烧穿、焊缝组织粗大、气孔等缺陷。因此，依据人工经验干预控制变厚截面材料深熔的方法很难可靠应用于在生产线上大批量焊接制造过程中。

焊接生产过程的自动化、智能化也成为制造工业现代化发展的必然趋势。因此有必要寻求一种变厚截面板激光焊接方法，该方法能实现通过板厚的变化，依据当前工艺参数，精确的预测激光焊接的熔透性并对结果提出工艺参数控制方法。

发明内容

本发明旨在提供一种变厚截面板激光焊接的熔深预测与控制方法及系统，控制焊接过程中的工艺参数能随着变厚截面板板厚变化同步变化，有效保证变厚截面板激光焊接的熔透性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种变厚截面板激光焊接的熔深预测与控制方法，包括以下步骤：

1)获取某种材料的变厚截面板激光未熔透到过熔透过程的激光功率参数及焊缝截面信息；

2)根据激光功率参数及焊缝截面信息构建变厚截面板激光焊接回归模型，根据回归模型的厚度计算值与实际值的误差特性，判定模型的准确度，选取最佳回归模型；

3)根据需要激光焊接的变厚截面板厚度变化规律，通过最佳回归模型，得到其最佳加工工艺参数。

步骤2)中，变厚截面板激光焊接回归模型的表达式如下：

多元线性回归模型：

ΔH＝1.2871+0.0004P_b-0.9222W_p；

纯二次多项式回归模型：

ΔH＝0.5571+0.0028P_b-1.6314W_p+0.1796W_p²；

交叉多项式回归模型：

ΔH＝1.1747+0.0005P_b-0.8637W_p-0.0001P_bW_p；

完全二次多项式回归模型：