[发明专利]一种优化数字焊机管线钢埋弧焊工艺参数的方法

权利要求书

1.一种优化数字焊机管线钢埋弧焊工艺参数的方法，其特征在于：所述方法按如下步骤进行：

(1)计算焊接面能量Q：焊接面能量由下列公式计算：

式中：Q为焊接面能量，单位为J/mm²；I为外焊焊接电流，单位为安培；U为外焊电弧电压，单位为伏特；V为焊接速度，单位为mm/min，t为钢管壁厚，单位为mm；n为焊枪电极总数；i为焊枪电极序号，i＝1,2,3......n；焊接面能量计算出的有效取值范围为100J/mm²Q≤220J/mm²；

(2)数字焊机统计参数：

占空比Z：

占空比Z取值范围为0.5-1.5；

电流偏置P：

电流偏置P的取值范围为0.75-1.25；

频率：F为50-60HZ；一丝采用直流反接设置；二丝-n丝采用交流方波设置；相位角：相位角设置为90°或270°；

(3)计算平板堆焊熔深公式

在平板上进行埋弧自动焊的熔深计算公式如下：

h＝exp(-0.3+1.075lnI-0.412lnU-0.48lnV-0.04lnP+0.57(lnP)²-0.084lnZ)

其中，h为平板熔深，单位为mm；I为焊接电流，单位为安培；U为电弧电压，单位为伏特；V为焊接速度，单位为mm/min；P＝0.75-1.25；Z＝0.5-1.5，适用的频率F的范围为50-60HZ；

(4)计算内外焊熔深

H₁＝h₁+C₁-if(C₁d₁/(2tanɑ₁),d₁/(2tanɑ₁),C₁)

式中，H₁为内焊熔深，单位为mm；h₁为内焊平板熔深，单位为mm；C₁为内焊坡口高度，单位为mm；ɑ₁为内焊坡口角度，单位为°；d₁为内焊一丝焊丝直径，单位为mm；if为excel中的数学函数；

H₂＝h₂+C₂-if(C₃d₂/(2tanɑ₂),C₃,d₂/(2tanɑ₂))

式中，H₂为外焊熔深，单位为mm；h₂为外焊平板熔深，单位为mm；C₂为外焊坡口高度，单位为mm；C₃为预焊高度，单位为mm；ɑ₂为外焊坡口角度，单位为°；d₂为外焊一丝焊丝直径，单位为mm；if为excel中的数学函数；

(5)计算内外焊焊缝重合量e

内外焊焊缝重合量e由下列公式计算：

e＝H₁+H₂-t

式中，H₁为内焊熔深，单位为mm；H₂为外焊熔深，单位为mm；t为壁厚，t的取值范围为6≤t≤40，单位为mm；内外焊焊缝重合量根据工程实际取值范围为1.5mm≤e≤3.0mm；当设计不满足要求时，需要修改焊接参数，返回步骤(1)重新进行设计；

(6)计算焊缝单位时间熔敷金属重量G

单根焊丝单位时间熔敷金属重量Gi由下列公式计算：

Gi＝-exp(-11.198+3.529lnI-0.146(lnI)²-0.117lnU+0.163lnP-0.478(lnP)²+0.183lnZ+0.602lnK-0.021lnF)

式中，Gi单位为g/min；I为焊接电流，单位为安培；U为电弧电压，单位为伏特；P＝0.75-1.25；Z＝0.5-1.5；K为多丝焊系数，K＝(1+if(i1,Ii/I₁,0))，i＝1,2,...n，Ii表示第i丝的电流，F为频率，单位HZ；

G由下列公式决定：

式中，G为焊缝单位时间熔敷金属重量，单位为g/min；Gi为单根焊丝单位时间熔敷金属重量，单位为g/min，i＝1,2,...n；

(7)计算焊缝余高δ

焊缝余高δ由下列公式决定：

δ＝(G/(0.00785V)-C²tanɑ-0.21+C₃(C₃-0.5)tanɑ)/(0.6388B)

式中，δ为焊缝余高，单位mm；G为焊缝单位时间熔敷金属量，单位为g/min；V为焊接速度，单位mm/min；C为坡口深度，单位mm；C₃为预焊高度，单位mm，当无预焊时C₃＝0；ɑ为焊接坡口角度，单位°；B为焊缝宽度，单位mm，在理论计算时，焊缝宽度按公式B＝11.42+0.654t进行计算，在进行实测时，代入焊缝宽度实测值能计算局部余高；

(8)综合分析并兼顾焊缝面能量的取值范围：100J/mm²Q≤220J/mm²，焊缝余高的取值范围：0.5mm≤δ≤2.5mm，内外焊焊缝重合量的取值范围为1.5mm≤e≤3.0mm，优化设计出数字焊机埋弧自动焊焊接规范以及焊接工艺参数。