专利名称：一种激光拼焊板耐腐蚀性能的预测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光焊接技术领域，具体地说是一种激光拼焊板耐腐蚀性能的预测方法及系统。
背景技术：
近年来，随着国民经济的增长，汽车工业蓬勃发展，经济实用的汽车以其质量轻 、耗油少、安全性高而备受广大消费者的青睐。激光拼焊板的应用减低了车身质量，降低了生产成本，被越来越多的汽车制造厂所采用。激光拼焊不仅在交通运输装备制造业中被使用，还在建筑业、桥梁、家电板材焊接生产、轧钢线钢板焊接(连续轧制中的钢板连接)等领域中被大量使用。长期以来，各种板材的激光焊接工艺优化及其耐腐蚀性能控制主要通过实物试验来探索确定，这必将耗费大量的人力、物力和时间，并且因在各个控制环节存在的人为因素，将或多或少地影响到激光焊接工艺优化及其耐腐蚀性能控制的精度。若能在激光焊接领域引入先进的计算机模拟和预测技术，则可迅速而准确地预测激光拼焊板的耐腐蚀性能并及时调整和优化激光焊接工艺，对高性能激光拼焊板的研发具有十分重要的工程意义。然而，此类研究的相关成果在国内外均鲜见报道。日本Kobe Steel公司在2007年向美国专利局申请了专利“Weld metal excellentintoughness and SR cracking resistance”(专利号US07597841),该专利的内容主要为通过对焊接金属成份的调整，以获得优良的焊缝力学性能。此外，新日本制铁公司的 JosidaKhirosi 在 2009 年向欧洲专利局申请了专利 Device to forecast ruptureof part subjected topoint welding method to this end computer software andmachine-readable data carrier (专利号RU2006013994820050412),该专利的主要内容为发明了一种基于终端计算机处理的预测点焊件破裂的装置。因为点焊时，随着焊点数目的增加，电极头部产生的塑性变形所导致的电极头直径增大等原因会产生脱焊，需要进行人工干预。但关于激光拼焊板耐蚀性能预测和相应工艺优化方法的专利成果未见报道。

发明内容
本发明的目的是以常用激光拼焊板钢板为研究对象，具体涉及冷轧深冲板系列Stl2、Stl6及镀锌板；高强度镀锌钢DOGAL/超级拉延钢BUSD ;高强度低合金钢板系列B240/390DP.B340/590DP等。提供一种针对拼焊板产品的耐腐蚀性能进行预测的方法及系统，同时得出与最小腐蚀率相应的优化工艺方案。本发明所述的激光拼焊板耐腐蚀性能的预测方法，包括以下步骤(I)从数据库中读取激光焊接过程所需的母材信息和工艺参数，为后续流程提供初始条件的步骤；(2)结合待测焊件母材的信息和工艺参数建立PLS耐腐蚀性能预测模型，并对PLS公式进行精度的检验与控制，得到精度最高的PLS耐腐蚀性能预测模型的步骤；(3)由精度最高的PLS耐腐蚀性能预测模型计算后得出试样的一组腐蚀率预测值；(4)对所得到的一组预测结果，再根据逆映射原理反求得到与最小预测值相对应的最优焊接工艺方案，即最优工艺参数的组合，并输出优化工艺参数。步骤(I)中所说的母材信息包括材料牌号、化学成分、母材厚度、焊件尺寸等材质参数；焊接工艺参数包括激光功率、焊接速度、光斑直径等；当母材信息和焊接工艺参数读取无误，则转入下一步骤；如有错误，则可返回重新读取母材信息和工艺参数。步骤(2)采用交叉有效性确定主成分的个数，以获得PRESSh最小化的预测方程，利用目标相对误差5%的精度检验与控制，获得精度最高的PLS耐腐蚀性能预测模型以及逆映射反求得到的最优激光焊接方案。即通过对各不同工艺状态的模拟得出目标相对误差< 5%的腐蚀率预测值以及相应的最优PLS预测模型，得到精度最高的PLS耐腐蚀性能预测模型。步骤(4)为采用表格、图表或普通文本分析报告方式对工艺优化的结果进行显示 输出。本发明还公开了用于实现上述方法的激光拼焊板耐腐蚀性能的预测系统，该系统由数据库、前处理模块、拼焊板耐腐蚀性能预测模块、后处理模块组成。其中，所述数据库用于储存拼焊板母材信息和焊接工艺参数及其它系统所需数据。母材信息包括材料牌号、化学成分、母材厚度、焊件尺寸等材质参数；焊接工艺参数包括拼焊板激光功率、焊接速度、光斑直径等。前处理模块的功能是从数据库中读取激光焊接过程所需的母材信息和工艺参数，为后续流程提供初始条件；所述拼焊板耐腐蚀性能预测模块是完成对激光焊接过程各种工艺状态的模拟，预测出拼焊板的耐蚀性能；所述后处理模块的功能是完成焊接过程模拟及结果的显示输出；具体如下前处理模块具体流程为首先从数据库中读取母材信息和焊接工艺参数。母材信息包括焊接板的钢种及其成分、待焊板材厚度等尺寸规格，焊接工艺参数包括激光功率、焊接速度、光斑直径等。如读取无误，则转入耐腐蚀性能预测模块；如有错误，则可返回重新读取母材信息和工艺参数。耐腐蚀性能预测模块的功能根据读取的待测焊件母材的信息和焊接工艺参数建立PLS耐腐蚀性能预测模型，并对PLS公式进行精度的检验与控制，得到精度最高的PLS耐腐蚀性能预测模型。即利用已有的钢成分、焊接工艺参数与耐蚀性能(腐蚀率)彼此映射关系的经验公式一偏最小二乘回归(Partial Least-Squares Regression,简称“PLS”)公式，结合待测焊件的成分、工艺参数对已有的PLS公式进行精度检验与控制。该检验与控制方法是通过对各不同工艺状态的模拟得出目标相对误差< 5%的腐蚀率预测值以及相应的最优PLS预测模型，以期得到精度最高的目标区域PLS耐腐蚀性能预测模型，再由此精度最高的PLS耐腐蚀性能预测模型计算后得出试样的一组腐蚀率预测值；对所得到的一组预测结果，再根据逆映射原理反求得到与最小预测值相对应的最优焊接工艺方案，即最优工艺参数的组合，并输出优化工艺参数。后处理模块的功能是显示输出计算据结果，采用表格、曲线、动画等多种方式对预测模块的结果进行输出，还包括智能报告(包括普通文本报告和Excel报告)。本发明优点是I、能预测常用激光拼焊钢板产品的耐腐蚀性能即腐蚀率。对于腐蚀率待测目标，可获得理想的预测结果，从而保证了焊接工艺优化与拼焊板耐腐蚀性能控制的精度。2、利用本发明方法，对冷轧深冲板系列Stl2、Stl6、Stl2基镀锌板、高强度镀锌钢DOGAL/超级拉延钢BUSD等的腐蚀率预测精度均达到95%以上。3、本发明具有优异的普适性，可以推广应用于各种新型、高强韧化材料的激光焊接应用领域，其预测结果有助于技术人员改进现有生产的工艺，为提高各种新型、高强韧化材料拼焊板的耐腐蚀性能提供可靠依据。4、本发明提供的数据库具有大量的激光焊接生产工艺参数，界面友好、输入、输出均与生产过程保持一致，易于操作。预测工作在标准配置的计算机上运行，实现了计算与结果输出的分离，便于程序的调试、升级、维护和移植。


下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。 图I为本发明的系统整体框图；图2为耐腐蚀性能预测模块建立流程框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。本发明中采用盐水腐蚀失重试验法所得的腐蚀率来表征拼焊板的耐腐蚀性能。激光拼焊板腐蚀率获得步骤如下I.表面处理用金相砂纸将拼焊板切割试样表面的锈蚀产物打磨掉，使其露出基体表面，然后去除焊接氧化皮。用丙酮清洗表面多次，并在蒸馏水中用超声波清洗15分钟，取出烘干。2.盐水溶液的配制称取10. 5269g NaCl，加蒸馏水配制200ml的5%的NaCl水溶液，pH值为7.0。3.浸泡把上述处理过表面的样片浸泡在所制备的盐水溶液中，试验温度设为35 °C,试验周期7天，即浸泡I天，然后晾干6天，干湿比例为6:1。通过腐蚀前后的失重量计算拼焊板的腐蚀率。即η = (W 前-W 后)/St (mg/m2 · h)式中η—腐蚀率，Wti——实验前试样的质量,Wjg+试验后试样的质量，S—试样的表面积，t-试验时间。如图I所示，本发明以常用激光拼焊板为研究对象，建立了激光拼焊板耐腐蚀性能预测系统。整体预测系统由数据库、前处理模块、耐腐蚀性能预测模块、后处理模块组成。其中，前处理模块、后处理模块为辅助模块，以实现耐腐蚀性能预测模块的建立和预测结果的显示输出。在进行如图2所示的拼焊板耐腐蚀性能预测时，为便于预测和控制激光拼焊板耐腐蚀性能，必须检验已有的钢成分、焊接工艺参数与腐蚀率彼此映射关系的PLS经验公式，以期得到最优PLS经验公式，以精确模拟激光焊接工艺，继而保证待测板材腐蚀率的预测精度。
在已有的PLS经验公式
权利要求
1.一种激光拼焊板耐腐蚀性能的预测方法，其特征在于包括以下步骤 (1)从数据库中读取激光焊接过程所需的母材信息和焊接工艺参数，为后续流程提供初始条件的步骤； (2)结合待测焊件母材的信息和焊接工艺参数建立PLS耐腐蚀性能预测模型，并对PLS公式进行精度的检验与控制，得到精度最高的PLS耐腐蚀性能预测模型的步骤； (3)由精度最高的PLS耐腐蚀性能预测模型计算后得出试样的一组腐蚀率预测值； (4)对所得到的一组预测结果，再根据逆映射原理反求得到与最小预测值相对应的最优焊接工艺方案，即最优工艺参数的组合，并输出优化工艺参数。
2.根据权利要求I所述的一种激光拼焊板耐腐蚀性能的预测方法，其特征在于，步骤(I)中所说的焊接工艺参数包括拼焊板的钢种及其成分、待焊板材厚度规格、激光功率、焊接速度、光斑直径；当母材信息和焊接工艺参数读取无误，则转入下一步骤；如有错误，则可返回重新读取母材信息和焊接工艺参数。
3.根据权利要求I所述的一种激光拼焊板耐腐蚀性能的预测方法，其特征在于，步骤(4)为采用表格、图表或普通文本分析报告方式对工艺优化的结果进行显示输出。
4.按照权利要求I所述激光拼焊板耐腐蚀性能预测方法，其特征在于步骤(2)采用交叉有效性确定主成分的个数，以获得/ 最小化的预测方程，利用目标相对误差5 o/0的精度检验与控制，获得精度最高的PLS耐腐蚀性能预测模型以及逆映射反求得到的最优激光焊接方案。
5.一种实现权利要求I所述的激光拼焊板耐腐蚀性能的预测方法的系统，其特征在于，由数据库、前处理模块、耐腐蚀性能预测模块、后处理模块组成，其中 数据库，用于储存拼焊板母材信息和焊接工艺参数及其它系统所需数据； 母材信息包括材料牌号、化学成分、母材厚度、焊件尺寸等材质参数；焊接工艺参数包括拼焊板激光功率、焊接速度、光斑直径； 前处理模块，用于从数据库中读取激光焊接过程所需的焊件母材基本信息和工艺参数，为后续流程提供初始条件； 耐腐蚀性能预测模块，根据读取的待测焊件母材的信息和焊接工艺参数建立PLS耐腐蚀性能预测模型，并对PLS公式进行精度的检验与控制，得到精度最高的PLS耐腐蚀性能预测模型； 后处理模块，用于显示输出计算据结果。
全文摘要
本发明涉及激光焊接技术领域，具体是一种针对拼焊板的耐腐蚀性能进行预测的方法及系统。该系统由数据库、前处理模块、耐腐蚀性能预测模块、后处理模块组成；前处理模块从数据库中读取激光焊接过程所需的焊件及母材基本信息和工艺参数，为后续流程提供初始条件；耐腐蚀性能预测模块通过对不同工艺状态的模拟得出相应的最优PLS预测模以及目标相对误差≤5%的腐蚀率预测值；针对这些腐蚀率预测值；再根据逆映射原理反求得到与最小预测值相对应的最优焊接工艺方案—意即最优工艺参数的组合。
文档编号G01N17/00GK102937564SQ20121039795
公开日2013年2月20日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者李新城, 朱伟兴, 何建华, 赵从光, 张云, 庄志平 申请人:江苏大学