(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210837634.7 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 燕山大学 地址 066004 河北省秦皇岛市海港区河北 大街西段438号 (72)发明人 白振华　张燕东　张冀　李子正　 (74)专利代理 机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 专利代理师 陈丽　李洪福 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化 方法 (57)摘要 本发明公开了一种适合于超高强钢的焊接 工艺参数优化方法， 涉及连退焊接技术领域， 包 括： 初始化焊接参数优化步长、 目标函数初始值、 参数调节个数以及参数调节系数； 计算焊接超高 强钢时形成熔核所需要的总热量和焊接超高强 钢时的有效热量； 计算焊接超高强钢后的焊缝 厚 度； 计算焊接电流、 焊接速度以及电极压力； 以焊 接总热量的利用率 以及焊缝计算厚度与焊缝厚 度设定值的接近度最高为目标建立综合优化目 标函数， 求解所述综合优化目标函数的最小值， 得到最优焊接电流、 焊接速度以及电极压力。 本 发明确保了焊机工作的稳定， 提高了实际生产效 率和质量， 给机组带来了 长期的经济效益。 权利要求书2页 说明书9页 附图1页 CN 115455642 A 2022.12.09 CN 115455642 A 1.一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法， 其特征在于， 包括以下由计算机执 行的步骤： 计算焊接电流 I、 焊接速度V以及电极压力P； 以焊接总热量的利用率以及焊缝计算厚度与焊缝厚度设定值的接近度最高为目标建 立综合优化目标函数G(X)＝ωφ1(X)+(1‑ω)φ2(X)； 其中， ω为焊接参数优化目标函数的加权系数； X＝{I、 V、 P}； φ1(X)、 φ2(X)为过程函 数， F(X)j为焊接参数的影响函数， 为焊接热量与焊缝厚度 对影响函数的影响比 例， Q1为焊接时的有效热量， Q为焊接时的总热量， H为焊缝厚度， Hset为焊缝厚度设定值， j为 参数优化次数； 为影响函数的平均值， n为焊接一卷前后带钢 所采集参数的总次数； I为带材焊接时的电流， Imin≤I≤Imin， V为焊接速度， Vmin≤V≤Vmin， P 为电极压力， Pmin≤P≤Pmin； Imin为带材焊接时的电流最小值， Imax为带材焊接 时的电流最大 值， Vmin为焊接最小速度， Vmax为焊接最大速度， Pmin为电极最小压力， Pmax为电极最大压力； 求解所述综合优化目标函数的最小值， 得到最优焊接电流、 焊接 速度以及电极压力。 2.根据权利要求1所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法， 其特征在于， 求解所述综合优化目标函数的最小值， 得到最优焊接电流、 焊接 速度以及电极压力， 包括： 判断G(X)＞Gcs(X)是否成立， Gcs(X)为初始设定的目标函数值； 若G(X)＞Gcs(X)不成立， 则令参数调节系数Gcs(X)＝G(X)、 αi＝αi+1， 按照电流优化步 长、 焊接速度优化步长以及电极压力优化步长分别对焊接电流、 焊接速度或者电极压力的 数值进行 更新， 基于更新后的数值进行G(X)迭代计算以及G(X)＞Gcs(X)是否成立的判断； 若G(X)＞Gcs(X)成立， 判断优化的参数个数i＜3是否成立； 若优化的参数个数i＜3成立， 则令i＝i+1， 返回到计算焊接参数I、 V、 P的步骤对下一个 变量进行优化； i＝1时对焊接电流I进行优化， i＝2时对焊接速度 V进行优化， i＝3时对电极 压力P进行优化； 若优化的参数个数i＜3不成立， 则 对本次参数优化的参数最优值进行赋值， 即Izyj＝I、 Vzyj＝V、 Pzyj＝P， Izyj为焊接电流 最优值， Vzyj为焊接速度最优值， Pzyj为电极压力最优值。 3.根据权利要求2所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法， 其特征在于， 返回到计算焊接参数I、 V、 P的步骤 对下一个 变量进行优化， 包括： 当对I优化时， V、 P保持初始值 不变， 当目标函数G(X)最小时， I此时的值 为最优值； 当对V优化时， I保持最优值不变， P为初始值， 当目标函数G(X)最小时， V此时的值为最 优值； 当对P优化时， I、 V为保持最优值 不变， 当目标函数G(X)最小时， P此时的值 为最优值。 4.根据权利要求2所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法， 其特征在于， 还包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455642 A 2判断j＜n是否成立， 若j＜n成立， 则令j＝j+1， 进入下一次参数优化流程， 若j＜n不成 立， 则输出当前优化后的最优焊接 工艺参数Izyj、 Vzyj、 Pzyj。 5.根据权利要求1所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法， 其特征在于， 计算焊接时形成熔核所需要的总热量， 包括： 根据公式Q ＝ λcA·( ξshs+ξxhx)(bd+bb)ρ BΔT计算形成熔核所需要的总热量 Q； 其中， λ为熔核熔融系数， c为带材比热容， A为焊透率， hs为前行带材厚度， hx为后行带材 厚度， ξs为电极压力对前行带钢厚度的影响系数， ξx为电极压力对后行带钢厚度的影响系 数， bd为带材搭接量， bb为带材补偿量， B为焊接的带材宽度， ρ 为 带材密度， ΔT为 带钢常温与 熔核状态的温度差 。 6.根据权利要求5所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法， 其特征在于， 计算带材焊接的有效热量， 包括： 根据公式 计算带材焊接的有效热量 Q1； 其中， t为焊机焊接带钢的时间， γ为焊机焊接超高强钢时的有效热量计算系数， Ce1为 前行带钢焊接碳当量， Ce2为后行带钢碳当量， R为焊接超高强钢时总电阻， α为带钢厚度对 有效热量的影响系数， β 为 碳当量对有效热量的影响系数。 7.根据权利要求6所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法， 其特征在于， 计算焊接超高强钢时总电阻R， 包括： 根据公式 计 算 焊 接超高强钢时总电阻R； 其中， m为带材接触系数， Kc为与接触材料、 表面情况、 接触形式有 关的系数， ρ0为带钢0° 时的电阻率取值， ρ0＝9.78×10‑8Ωm， α1为温度对电阻率的影响系 数， T为带材焊接时的温 度， E2为带钢的弹性模量， v2为泊松比， bhls为上焊轮厚度， bhlx为下焊轮厚度， Rhls为上焊轮半 径， Rhlx为下焊轮半径， E1为焊轮的弹性模量， v1为泊松比。 8.根据权利要求1所述的一种适合于超高强钢的焊接工艺参数优化方法， 其特征在于， 计算带材的焊缝厚度， 包括： 根据公式 计算带材的焊缝厚度H； 其中， PN为碾压轮压力， Bp为电极压力对焊缝厚度的影响系数， BQ为热量对焊缝厚度的 影响系数， bd为带材搭接量， bb为带材补偿量， BL为搭接量对焊缝厚度的影响系数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455642 A 3