钢结构焊接收缩变形自动监测方法

文档序号:3085429
钢结构焊接收缩变形自动监测方法
【专利摘要】本发明公开了一种钢结构焊接收缩变形自动监测方法,发明人利用位移传感器经理论推导得到收缩变形的计算公式(式(1)~(6)),并据此建立本发明的自动监测方法。该法设备简单、操作容易,自动化程度高,不用人为干预,降低了人的劳动强度;可实时显示两个垂直方向及总的收缩变形值,有利于实时掌握焊接工艺的稳定性及质量;监测结果精度比常规方法高,可达到0.01mm。将本发明应用于钢结构焊接加工领域,可实现高精度、自动化、实时动态地监测收缩变形量,便于判别焊接工艺的可靠性、稳定性,有利于满足钢结构成形尺寸、外形及承载能力的要求。
【专利说明】钢结构焊接收缩变形自动监测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢结构焊接加工【技术领域】,尤其涉及一种钢结构焊接收缩变形自动监测方法。
【背景技术】
[0002]钢结构分为建筑钢结构?桥梁钢结构等,与目前土建领域普遍采用的钢筋混凝土结构相比,钢结构具有强度高、工程造价低、自重轻、施工周期短和工厂化制作等优点,如此多优势得到广泛重视并迅速发展,除重大工程、标志性建筑使用外,钢结构已经得到普遍使用,整个行业呈现出兴旺的景象。
[0003]随着当代工业的发展,焊接结构的应用也得到了突飞猛进的发展,在焊接结构的生产中,钢材的焊接通常采用熔化焊方法,即在接头处局部加热,使被焊接材料与添加的焊接材料熔化成液态金属,形成熔池,随后冷却凝固成固态金属,使原来分开的钢材连接成整体。由于焊接加热,熔合线以外的母材产生膨胀,接着冷却,熔池金属和熔合线附近母材产生收缩,因为加热、冷却这种热变化在局部范围急速进行,膨胀和收缩变形均受到约束而产生塑性变形。影响焊接变形的主要因素有:不同的焊接方法(如CO2气体保护焊、埋弧自动焊等)产生的热量不同,引起的焊接残余变形量也不同;不同的接头形式(如对接接头、搭接接头和拼接板接头)构成焊缝断面积及冷却速度不同收缩变形也不同;先焊的部件对后焊的部件将产生不同程度的拘束,焊接顺序及拘束条件不同其焊接变形也不相同。焊接残余变形的基本形式主要表现为横向收缩、纵向收缩及旋转变形等。实际焊接过程中焊接残余变形呈现出多种基本形式组合的复杂状态,若残余变形控制不好不仅影响结构尺寸的准确和外形美观,而且有可能降低结构的承载能力,引起事故,所以焊接残余变形的控制是非常必要且重要的。
[0004]钢结构焊接收缩变形作为焊接中常见的一种残余变形,一直受到不断的关注和广泛的研究,传统的焊接收缩变形测量主要靠手工测量,如钢直尺(游标卡尺)测量、三维坐标观测法,并要在焊件冷却到室温下时测量,劳动效率较低而且耽误工期,精度也较低,不能在焊接过程中实时显示收缩变形结果,且不能做到全自动化。近年来出现了数码像机数值图像处理法测量收缩变形,数码像机数值图像处理法的测量精度和像机的像素有关,但设备、软件要求较高,价格高、不宜推广使用,所以在钢结构焊接加工领域急需一种精度高、自动化、实时动态的焊接收缩变形监测方法。

【发明内容】

[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种自动化、实时动态、精度较高的钢结构焊接收缩变形自动监测方法,便于判别焊接工艺的可靠性、稳定性,以保证钢结构成形尺寸、夕卜形及承载能力。
[0006]为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:钢结构焊接收缩变形自动监测方法,包括以下步骤:[0007]<1>监测设备由2只位移传感器b与C,带有磁体的固定传感器b、c的底座A,控制显示面板及底盘等组成;把监测设备安装在起焊端的另一端,焊接钢板或构件的一边紧邻焊缝平行放置监测设备的底盘,在焊接钢板或构件的另一边放置底座A (依靠磁铁与焊接构件固定),底座A的固定转轴同时与传感器b、c的铰链相连,传感器b、c的另一铰链分别与底盘两端的固定转轴C、B相连,位移传感器接入嵌入式计算机,调整位移传感器的初始位置使传动杆处于量程的中间位置;
[0008]〈2>由传感器上的刻度读取传感器固定轴中心的距离B和C,底盘上两固定转轴中心间距为固定距离A,使A、B、C在250mm~350mm,且距离A、B、C构成锐角三角形的三边;
[0009]<3>把距离A、B与C输入嵌入式计算机中,嵌入式计算机自动读入传感器b、c的位移示值变化量ΛΒ、AC,并按公式计算及实时显示焊接过程中与焊缝垂直、平行方向收缩变形值Ay、Λ X及总变形值Z,公式为
【权利要求】
1.一种钢结构焊接收缩变形自动监测方法,其特征在于包括以下步骤: <1>监测设备由2只位移传感器b与C,带有磁体的固定传感器b、C的底座A,嵌入式计算机及底盘组成;把监测设备安装在起焊端的另一端,焊接钢板或构件的一边紧邻焊缝平行放置监测设备的底盘,在焊接钢板或构件的另一边放置底座A,底座A的固定转轴同时与传感器b、c的铰链相连,传感器b、c的另一铰链分别与底盘两端的固定转轴C、B相连,位移传感器接入嵌入式计算机,调整位移传感器的初始位置使传动杆处于量程的中间位置; 〈2>由传感器上的刻度读取传感器固定轴中心的距离B和C,底盘上两固定转轴中心间距为固定距离A,使A、B、C在250mm~350mm,且距离A、B、C构成锐角三角形的三边; <3>把距离A、B与C输入嵌入式计算机中,嵌入式计算机自动读入传感器b、c的位移示值变化量ΛΒ、AC,并按公式计算及实时显示焊接过程中与焊缝垂直、平行方向收缩变形值Ay、Λ X及总变形值Z,公式为

2.根据权利要求1所述的钢结构焊接收缩变形自动监测方法,其特征在于:所述距离A、B、C 在 300mm。
3.根据权利要求2所述的钢结构焊接收缩变形自动监测方法,其特征在于:所述位移传感器的传动杆及支撑杆的端部具有铰链。
4.根据权利要求3所述的钢结构焊接收缩变形自动监测方法,其特征在于:所述传动杆上具有长度调节螺母及可直接读出两铰中心距离的刻度。
5.根据权利要求4所述的钢结构焊接收缩变形自动监测方法,其特征在于:所述嵌入式计算机具有数据处理、储存及实时显示功能。
【文档编号】B23K37/00GK103586606SQ201310571616
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】应敬伟, 郝天之, 杨涛 申请人:广西大学
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