鋼結(jié)構(gòu)焊接收縮變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋼結(jié)構(gòu)焊接收縮變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，發(fā)明人利用位移傳感器經(jīng)理論推導(dǎo)得到收縮變形的計(jì)算公式（式(1)～(6)），并據(jù)此建立本發(fā)明的自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法。該法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易，自動(dòng)化程度高，不用人為干預(yù)，降低了人的勞動(dòng)強(qiáng)度；可實(shí)時(shí)顯示兩個(gè)垂直方向及總的收縮變形值，有利于實(shí)時(shí)掌握焊接工藝的穩(wěn)定性及質(zhì)量；監(jiān)測(cè)結(jié)果精度比常規(guī)方法高，可達(dá)到0.01mm。將本發(fā)明應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)焊接加工領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)高精度、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)收縮變形量，便于判別焊接工藝的可靠性、穩(wěn)定性，有利于滿足鋼結(jié)構(gòu)成形尺寸、外形及承載能力的要求。
【專利說(shuō)明】鋼結(jié)構(gòu)焊接收縮變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼結(jié)構(gòu)焊接加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鋼結(jié)構(gòu)焊接收縮變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼結(jié)構(gòu)分為建筑鋼結(jié)構(gòu)？橋梁鋼結(jié)構(gòu)等，與目前土建領(lǐng)域普遍采用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、工程造價(jià)低、自重輕、施工周期短和工廠化制作等優(yōu)點(diǎn)，如此多優(yōu)勢(shì)得到廣泛重視并迅速發(fā)展，除重大工程、標(biāo)志性建筑使用外，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)得到普遍使用，整個(gè)行業(yè)呈現(xiàn)出興旺的景象。
[0003]隨著當(dāng)代工業(yè)的發(fā)展，焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中，鋼材的焊接通常采用熔化焊方法，即在接頭處局部加熱，使被焊接材料與添加的焊接材料熔化成液態(tài)金屬，形成熔池，隨后冷卻凝固成固態(tài)金屬，使原來(lái)分開(kāi)的鋼材連接成整體。由于焊接加熱，熔合線以外的母材產(chǎn)生膨脹，接著冷卻，熔池金屬和熔合線附近母材產(chǎn)生收縮，因?yàn)榧訜?、冷卻這種熱變化在局部范圍急速進(jìn)行，膨脹和收縮變形均受到約束而產(chǎn)生塑性變形。影響焊接變形的主要因素有:不同的焊接方法(如CO2氣體保護(hù)焊、埋弧自動(dòng)焊等)產(chǎn)生的熱量不同，引起的焊接殘余變形量也不同；不同的接頭形式(如對(duì)接接頭、搭接接頭和拼接板接頭)構(gòu)成焊縫斷面積及冷卻速度不同收縮變形也不同；先焊的部件對(duì)后焊的部件將產(chǎn)生不同程度的拘束，焊接順序及拘束條件不同其焊接變形也不相同。焊接殘余變形的基本形式主要表現(xiàn)為橫向收縮、縱向收縮及旋轉(zhuǎn)變形等。實(shí)際焊接過(guò)程中焊接殘余變形呈現(xiàn)出多種基本形式組合的復(fù)雜狀態(tài)，若殘余變形控制不好不僅影響結(jié)構(gòu)尺寸的準(zhǔn)確和外形美觀，而且有可能降低結(jié)構(gòu)的承載能力，引起事故，所以焊接殘余變形的控制是非常必要且重要的。
[0004]鋼結(jié)構(gòu)焊接收縮變形作為焊接中常見(jiàn)的一種殘余變形，一直受到不斷的關(guān)注和廣泛的研究，傳統(tǒng)的焊接收縮變形測(cè)量主要靠手工測(cè)量，如鋼直尺(游標(biāo)卡尺)測(cè)量、三維坐標(biāo)觀測(cè)法，并要在焊件冷卻到室溫下時(shí)測(cè)量，勞動(dòng)效率較低而且耽誤工期，精度也較低，不能在焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)顯示收縮變形結(jié)果，且不能做到全自動(dòng)化。近年來(lái)出現(xiàn)了數(shù)碼像機(jī)數(shù)值圖像處理法測(cè)量收縮變形，數(shù)碼像機(jī)數(shù)值圖像處理法的測(cè)量精度和像機(jī)的像素有關(guān)，但設(shè)備、軟件要求較高，價(jià)格高、不宜推廣使用，所以在鋼結(jié)構(gòu)焊接加工領(lǐng)域急需一種精度高、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的焊接收縮變形監(jiān)測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自動(dòng)化、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、精度較高的鋼結(jié)構(gòu)焊接收縮變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，便于判別焊接工藝的可靠性、穩(wěn)定性，以保證鋼結(jié)構(gòu)成形尺寸、夕卜形及承載能力。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:鋼結(jié)構(gòu)焊接收縮變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟:[0007]<1>監(jiān)測(cè)設(shè)備由2只位移傳感器b與C，帶有磁體的固定傳感器b、c的底座A，控制顯示面板及底盤等組成；把監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝在起焊端的另一端，焊接鋼板或構(gòu)件的一邊緊鄰焊縫平行放置監(jiān)測(cè)設(shè)備的底盤，在焊接鋼板或構(gòu)件的另一邊放置底座A (依靠磁鐵與焊接構(gòu)件固定)，底座A的固定轉(zhuǎn)軸同時(shí)與傳感器b、c的鉸鏈相連，傳感器b、c的另一鉸鏈分別與底盤兩端的固定轉(zhuǎn)軸C、B相連，位移傳感器接入嵌入式計(jì)算機(jī)，調(diào)整位移傳感器的初始位置使傳動(dòng)桿處于量程的中間位置；
[0008]〈2>由傳感器上的刻度讀取傳感器固定軸中心的距離B和C，底盤上兩固定轉(zhuǎn)軸中心間距為固定距離A，使A、B、C在250mm~350mm，且距離A、B、C構(gòu)成銳角三角形的三邊；
[0009]<3>把距離A、B與C輸入嵌入式計(jì)算機(jī)中，嵌入式計(jì)算機(jī)自動(dòng)讀入傳感器b、c的位移示值變化量ΛΒ、AC，并按公式計(jì)算及實(shí)時(shí)顯示焊接過(guò)程中與焊縫垂直、平行方向收縮變形值A(chǔ)y、Λ X及總變形值Z，公式為
【權(quán)利要求】
1.一種鋼結(jié)構(gòu)焊接收縮變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟: <1>監(jiān)測(cè)設(shè)備由2只位移傳感器b與C，帶有磁體的固定傳感器b、C的底座A，嵌入式計(jì)算機(jī)及底盤組成；把監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝在起焊端的另一端，焊接鋼板或構(gòu)件的一邊緊鄰焊縫平行放置監(jiān)測(cè)設(shè)備的底盤，在焊接鋼板或構(gòu)件的另一邊放置底座A，底座A的固定轉(zhuǎn)軸同時(shí)與傳感器b、c的鉸鏈相連，傳感器b、c的另一鉸鏈分別與底盤兩端的固定轉(zhuǎn)軸C、B相連，位移傳感器接入嵌入式計(jì)算機(jī)，調(diào)整位移傳感器的初始位置使傳動(dòng)桿處于量程的中間位置； 〈2>由傳感器上的刻度讀取傳感器固定軸中心的距離B和C，底盤上兩固定轉(zhuǎn)軸中心間距為固定距離A，使A、B、C在250mm~350mm，且距離A、B、C構(gòu)成銳角三角形的三邊； <3>把距離A、B與C輸入嵌入式計(jì)算機(jī)中，嵌入式計(jì)算機(jī)自動(dòng)讀入傳感器b、c的位移示值變化量ΛΒ、AC，并按公式計(jì)算及實(shí)時(shí)顯示焊接過(guò)程中與焊縫垂直、平行方向收縮變形值A(chǔ)y、Λ X及總變形值Z，公式為

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)構(gòu)焊接收縮變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:所述距離A、B、C 在 300mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼結(jié)構(gòu)焊接收縮變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:所述位移傳感器的傳動(dòng)桿及支撐桿的端部具有鉸鏈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼結(jié)構(gòu)焊接收縮變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:所述傳動(dòng)桿上具有長(zhǎng)度調(diào)節(jié)螺母及可直接讀出兩鉸中心距離的刻度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼結(jié)構(gòu)焊接收縮變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:所述嵌入式計(jì)算機(jī)具有數(shù)據(jù)處理、儲(chǔ)存及實(shí)時(shí)顯示功能。
【文檔編號(hào)】B23K37/00GK103586606SQ201310571616
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】應(yīng)敬偉, 郝天之, 楊濤 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)