鋼結構焊接收縮變形自動監測方法技術

本發明專利技術公開了一種鋼結構焊接收縮變形自動監測方法，發明專利技術人利用位移傳感器經理論推導得到收縮變形的計算公式（式(1)～(6)），并據此建立本發明專利技術的自動監測方法。該法設備簡單、操作容易，自動化程度高，不用人為干預，降低了人的勞動強度；可實時顯示兩個垂直方向及總的收縮變形值，有利于實時掌握焊接工藝的穩定性及質量；監測結果精度比常規方法高，可達到0.01mm。將本發明專利技術應用于鋼結構焊接加工領域，可實現高精度、自動化、實時動態地監測收縮變形量，便于判別焊接工藝的可靠性、穩定性，有利于滿足鋼結構成形尺寸、外形及承載能力的要求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于鋼結構焊接加工
，尤其涉及一種。
技術介紹
鋼結構分為建筑鋼結構？橋梁鋼結構等，與目前土建領域普遍采用的鋼筋混凝土結構相比，鋼結構具有強度高、工程造價低、自重輕、施工周期短和工廠化制作等優點，如此多優勢得到廣泛重視并迅速發展，除重大工程、標志性建筑使用外，鋼結構已經得到普遍使用，整個行業呈現出興旺的景象。隨著當代工業的發展，焊接結構的應用也得到了突飛猛進的發展，在焊接結構的生產中，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金屬，形成熔池，隨后冷卻凝固成固態金屬，使原來分開的鋼材連接成整體。由于焊接加熱，熔合線以外的母材產生膨脹，接著冷卻，熔池金屬和熔合線附近母材產生收縮，因為加熱、冷卻這種熱變化在局部范圍急速進行，膨脹和收縮變形均受到約束而產生塑性變形。影響焊接變形的主要因素有:不同的焊接方法(如CO2氣體保護焊、埋弧自動焊等)產生的熱量不同，引起的焊接殘余變形量也不同；不同的接頭形式(如對接接頭、搭接接頭和拼接板接頭)構成焊縫斷面積及冷卻速度不同收縮變形也不同；先焊的部件對后焊的部件將產生不同程度的拘束，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為橫向收縮、縱向收縮及旋轉變形等。實際焊接過程中焊接殘余變形呈現出多種基本形式組合的復雜狀態，若殘余變形控制不好不僅影響結構尺寸的準確和外形美觀，而且有可能降低結構的承載能力，引起事故，所以焊接殘余變形的控制是非常必要且重要的。鋼結構焊接收縮變形作為焊接中常見的一種殘余變形，一直受到不斷的關注和廣泛的研究，傳統的焊接收縮變形測量主要靠手工測量，如鋼直尺(游標卡尺)測量、三維坐標觀測法，并要在焊件冷卻到室溫下時測量，勞動效率較低而且耽誤工期，精度也較低，不能在焊接過程中實時顯示收縮變形結果，且不能做到全自動化。近年來出現了數碼像機數值圖像處理法測量收縮變形，數碼像機數值圖像處理法的測量精度和像機的像素有關，但設備、軟件要求較高，價格高、不宜推廣使用，所以在鋼結構焊接加工領域急需一種精度高、自動化、實時動態的焊接收縮變形監測方法。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種自動化、實時動態、精度較高的，便于判別焊接工藝的可靠性、穩定性，以保證鋼結構成形尺寸、夕卜形及承載能力。為解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案:，包括以下步驟:<1>監測設備由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；把監測設備安裝在起焊端的另一端，焊接鋼板或構件的一邊緊鄰焊縫平行放置監測設備的底盤，在焊接鋼板或構件的另一邊放置底座A (依靠磁鐵與焊接構件固定)，底座A的固定轉軸同時與傳感器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軸C、B相連，位移傳感器接入嵌入式計算機，調整位移傳感器的初始位置使傳動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構成銳角三角形的三邊；<3>把距離A、B與C輸入嵌入式計算機中，嵌入式計算機自動讀入傳感器b、c的位移示值變化量ΛΒ、AC，并按公式計算及實時顯示焊接過程中與焊縫垂直、平行方向收縮變形值Ay、Λ X及總變形值Z，公式為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋼結構焊接收縮變形自動監測方法，其特征在于包括以下步驟：監測設備由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，嵌入式計算機及底盤組成；把監測設備安裝在起焊端的另一端，焊接鋼板或構件的一邊緊鄰焊縫平行放置監測設備的底盤，在焊接鋼板或構件的另一邊放置底座A，底座A的固定轉軸同時與傳感器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軸C、B相連，位移傳感器接入嵌入式計算機，調整位移傳感器的初始位置使傳動桿處于量程的中間位置；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構成銳角三角形的三邊；把距離A、B與C輸入嵌入式計算機中，嵌入式計算機自動讀入傳感器b、c的位移示值變化量ΔB、ΔC，并按公式計算及實時顯示焊接過程中與焊縫垂直、平行方向收縮變形值Δy、Δx及總變形值Z，公式為Δx=B2-(B+ΔB)2+(C+ΔC)2-C22A---(1)或Δx=C2-(C+ΔC)2+(B+ΔB)2-B22A---(2)(1)式中Δx正號表示A點向x軸的負方向移動，負號表示A點向x軸的正方向移動；(2)式中Δx正號表示A點向x軸的正方向移動、負號表示A點向x軸的負方向移動；Δy=(B+ΔB)2-(A2+(B+ΔB)2-(C+ΔC)22A)2-B2-(A2+B2-C22A)2---(3)或Δy=(C+ΔC)2-(A2+(C+ΔC)2-(B+ΔB)22A)2-C2-(A2+C2-B22A)2---(4)(3)式及(4)式中Δy正號表示A點平行與y軸正方移動、負號表示A點平行與y軸負方向移動；B′=(B＋ΔB)，C′=(C＋ΔC)????(5)Z=Δx2+Δy2---(6)各式中ΔB、ΔC分別表示傳感器b、c的位移示值，ΔB及ΔC的正號表示傳感器被拉伸、負號表示傳感器被壓縮。...

【技術特征摘要】
1.一種鋼結構焊接收縮變形自動監測方法，其特征在于包括以下步驟: <1>監測設備由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，嵌入式計算機及底盤組成；把監測設備安裝在起焊端的另一端，焊接鋼板或構件的一邊緊鄰焊縫平行放置監測設備的底盤，在焊接鋼板或構件的另一邊放置底座A，底座A的固定轉軸同時與傳感器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軸C、B相連，位移傳感器接入嵌入式計算機，調整位移傳感器的初始位置使傳動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構成銳角三角形的三邊； &l...

【專利技術屬性】
技術研發人員：應敬偉，郝天之，楊濤，
申請(專利權)人：廣西大學，
類型：發明
國別省市：