[发明专利]一种用于提高金属管焊接质量的方法

权利要求书

1.一种用于提高金属管焊接质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，分别设定焊接工艺参数电极距离、挤压量、焊接速度、电流大小和电流频率Pn的初始范围，n取1、2、3、4、5时分别表示上述五个工艺参数；其中，电极距离是指电极与焊管焊接处的V型角顶点的水平距离；取得焊管焊接加工的经验工艺参数，建立数值模拟焊接模型；

步骤2，令n＝1，选择Pn初始范围内中间相邻两个数值An，Bn，使用有限元分析软件对焊管焊接过程进行数值模拟，模拟过程主要有两部分，首先利用ANSYS软件模拟计算管坯的电磁感应加热过程，对磁场、电场以及温度场进行耦合，得到焊接点的温度场，再把焊管三维模型等效为焊接点截面状态，输入已得到的温度，再将焊接点垂直中心轴方向截面的温度场沿轴向拉伸为三维模型状态，此时认为管坯全部完成温度加热并且达到焊接点的温度场，再利用DEFORM软件建立挤压辊模型，设定边界条件和各项控制参数，对焊管压变形过程和冷却过程进行模拟，根据数值模拟的结果获取并记录数值模拟完成后焊缝中心G点温度Tn1、焊缝中心O点温度Tn2、焊管外毛刺高度H、外毛刺宽度W，同时计算焊管外毛刺特征值K，K＝H/W；以An,Tn1；Bn,Tn2为初始点，计算An,Tn1；Bn,Tn2分别连成线段的斜率i；

步骤3，获取模拟焊接完成后焊缝中心温度Tn1与Tn2后，判断温度Tn1与Tn2是否在1350℃—1600℃范围之内，若温度Tn1与Tn2都在1350℃-1600℃范围内，则依次取An左边的数值进行数值模拟，获取并记录模拟完成后相关数据结果，直到获取相关结果中温度Tn1与Tn2中有不在1350℃-1600℃范围内时，停止取An左边的数值进行数值模拟，改为取Bn右边的数值进行数值模拟并记录模拟完成后相关数据结果，同理，直到获取相关结果中温度Tn1与Tn2中有不在1350℃-1600℃范围内时，停止取Bn右边的数值进行数值模拟,进入下述步骤5中；若温度Tn1与Tn2有不在1350℃-1600℃范围内，则进入下述步骤4中；

步骤4，确定温度Tn1与Tn2有不在1350℃-1600℃范围内，再判断温度Tn1或Tn2是否有大于1600℃，若有温度Tn1或Tn2大于1600℃，当i0时，依次取An左边的数值进行数值模拟并记录模拟完成后相关数据结果，直到获取相关结果中温度Tn1与Tn2中有不在1350℃-1600℃范围内时，停止取An左边的数值进行数值模拟,进入下述步骤5；同理，当i0时，依次取Bn右边数值进行数值模拟并记录模拟完成后相关数据结果，直到获取相关结果中温度Tn1与Tn2中有不在1350℃-1600℃范围内时，停止取Bn右边的数值进行数值模拟,进入步骤5；若没有温度Tn1或Tn2大于1600℃，当i0时，依次取An左边数值进行数值模拟并记录模拟完成后相关数据结果，直到获取相关结果中温度Tn1与Tn2中有不在1350℃-1600℃范围内时，停止取An左边的数值进行数值模拟,进入步骤5，同理，当i0时，依次取Bn右边数值进行数值模拟并记录模拟完成后相关数据结果，直到获取相关结果中温度Tn1与Tn2中有不在1350℃-1600℃范围内时，停止取Bn右边的数值进行数值模拟,进入步骤5；

步骤5，判断n是否5，若n5成立,则表明有焊接工艺参数未进行数值模拟仿真实验，则令n＝n+1进入上述步骤2中，进行下一个工艺参数的数值模拟实验；若n5不成立，则表明所有工艺参数都进行了数值模拟实验，则进入下述步骤6；

步骤6，整理分析上述所有数值模拟数据结果，得到不同焊接工艺参数下以焊缝中心温度Tn1与Tn2是否在1350℃-1600℃内为条件特征值K的取值范围，再以不同焊接工艺参数下特征值K取值范围的共同区域Kmin-Kmax为判断焊管焊接质量的判据。

2.根据权利要求1所述用于提高金属管焊接质量的方法，其特征在于：进行数值模拟时，先计算初始两工艺参数值模拟温度结果的单调性，再根据单调性和温度范围选择工艺参数进行数值模拟。

3.根据权利要求1所述用于提高金属管焊接质量的方法，其特征在于：进行数值模拟选择工艺参数值时，五种工艺参数的顺序可以调换。

4.根据权利要求1所述用于提高金属管焊接质量的方法，其特征在于：判断焊缝质量，模拟焊缝中心温度T为1350℃-1600℃时，外毛刺高宽比模拟值K的取值范围为Kmin-Kmax。