CN102521955A - 一种焊接过程中预热温度的检测方法 - Google Patents

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涂煊
周一军
高玮寅
卞爱民
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Shanghai Institute of Process Automation Instrumentation
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SHANGHAI SIPAI AUTOMATION TECHNOLOGY ENGINEERING CO LTD
Shanghai Institute of Process Automation Instrumentation
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Abstract

本发明涉及一种焊接过程中预热温度的检测方法，带无线WiFi的热成像仪采集现场焊接加工工件温度场数据及热图；基于IEEE802.15.4的无线红外温度计采集温度数据，两组数据分别通过无线方式上传给无线WiFi网关和基于IEEE802.15.4的无线网关，然后网关与计算机有线通信，计算机上分析软件对热图像和温度数据的分析，确定焊接加工工件的预热温度及温度场的分布情况，绘制加工件表面温场曲面图，并对于超温进行报警和数据存储。无须排线放线，安装部署灵活，投资小。完全适合于焊接过程工件位置的不确定性的加工特性，提高制造企业的焊接工件的一次成品率，并且对节能降耗的意义将是巨大的，具有相当大的经济价值和环保价值。

Description

一种焊接过程中预热温度的检测方法
技术领域
本发明涉及一种检测法方法，特别涉及一种焊接过程中预热温度的检测方法。
背景技术
焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足１克的微电子元件，在生产制造中都不同程度地应用焊接技术。焊接已经渗透到装备制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。 
中国2007年钢产量达到3.49亿吨，成为世界最大的钢材生产与消费国，而焊接结构的用钢量也突破1.3亿吨，相当于美国一年的钢产量，成为世界上空前最大的焊接钢结构制造国。 
目前从中国完成的一些标志性工程来看，焊接技术发挥了重要作用。例如三峡水利枢纽的水电装备就是一套庞大的焊接***，包括导水管、蜗壳、转轮、大轴、发电机机座等，其中马氏体不锈钢转轮直径10.7m高5.4m 重440t，为世界最大的铸－焊结构转轮。该转轮由上冠、下环和13或15个叶片焊接而成，每个转轮的焊接需要用12t焊丝，耗时4个多月。神舟６号飞船的成功发射与回收，标志着中国航天事业的巨大进步，其中两名航天员活动的返回舱和轨道舱都是铝合金的焊接结构，而焊接接头的气密性和变形控制是焊接制造的关键。另外，上海卢浦大桥是世界最长的全焊钢拱桥；国家大剧院的椭球型穹顶是世界最重的钢结构穹顶；奥林匹克主体育场的鸟巢式钢结构重４万多吨，也是世界之最。这些大型结构都是中国焊接制造的最大、最重、最长、最高、最厚、最新的具有代表性的重要产品。由此可见，焊接在国民经济发展和国防建设中具有非常重要的地位和作用。 
从“十二五”规划的各项国家重大技术装备的研制项目可以看出，在百万千瓦级核电机组、超超临界火力发电机组成套设备、高水头超大容量水电机组、大型抽水蓄能机组、30~60万瓦级循环硫化床（CFB）锅炉的成套技术装备、百万吨级大型乙烯成套设备、百万吨级大型对苯二甲酸成套设备、大型煤制气成套设备以及大型煤矿综合采掘成套技术与装备中，焊接制造都是关键制造工艺之一。
焊前对焊件整体或焊接区域局部进行加热的工艺手段称为预热，一般在对于大的工件焊接加工前，需要对加工工件进行预热处理，目的主要是：预热能减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹。同时也减少焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了焊接接头的抗裂性。预热可降低焊接应力。均匀地局部预热或整体预热，可以减少焊接区域被焊工件之间的温度差（也称为温度梯度）。这样，一方面降低了焊接应力，另一方面，降低了焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹。预热可以降低焊接结构的拘束度，对降低角接接头的拘束度尤为明显，随着预热温度的提高，裂纹发生率下降。
因此，在焊接过程预热温度的监测及控制对于焊接质量保证有着至关重要的作用，也是对于提高企业的生产效率和节约能源、提倡的绿色制造具有重大的意义。
发明内容
本发明是针对焊接过程预热温度的监测对保证产品质量的重要性的问题，提出了一种焊接过程中预热温度的检测方法，。
本发明的技术方案为：一种焊接过程中预热温度的检测方法，带无线WiFi的热成像仪采集现场焊接加工工件温度场数据及热图通过无线方式将信息上传给无线WiFi网关，无线WiFi网关通过有线方式与计算机通信；基于IEEE802.15.4的无线红外温度计采集温度数据通过无线方式上传给基于IEEE802.15.4的无线网关，基于IEEE802.15.4的无线网关通过有线方式与计算机通信，计算机上分析软件对热图像和温度数据的分析，确定焊接加工工件的预热温度及温度场的分布情况，绘制加工件表面温场曲面图，并对于超温进行报警和数据存储。
所述无线WiFi热成像仪安装在焊接加工工件焊缝一侧，远离加热源。
所述基于IEEE802.15.4的无线红外温度计安装在焊接加工工件焊缝一侧，检测点正对焊缝，远离加热源。
本发明的有益效果在于：本发明一种焊接过程中预热温度的检测方法，基于无线传感器网络技术来对焊接过程预热温度进行检测，无须排线放线，安装部署灵活，投资小。对于焊接工件的焊接质量保证提供强有力的支持。本方法完全适合于焊接过程工件位置的不确定性的加工特性，从而可以提高制造企业的焊接工件的一次成品率，并且对节能降耗的意义将是巨大的，具有相当大的经济价值和环保价值。
附图说明
图1为本发明焊接过程预热温度检测的***框图。
具体实施方式
如图1所示焊接过程预热温度检测的***框图，包括带无线WiFi的热成像仪1、基于IEEE802.15.4的无线红外温度计2、供电池组3、计算机4、无线WiFi网关5、基于IEEE802.15.4的无线网关6、焊接加工工件7，由带无线WiFi的热成像仪1和基于IEEE802.15.4的无线红外温度计2组成的无线传感器网络***安装于焊接加工工件7远离加热源侧，带无线WiFi的热成像仪1采集现场焊接加工工件7温度场数据及热图通过无线方式将信息上传给无线WiFi网关5，网关5通过有线方式与计算机4通信；基于IEEE802.15.4的无线红外温度计2将温度数据通过无线方式上传给基于IEEE802.15.4的无线网关6，网关6通过有线方式与计算机4通信。计算机4上分析软件综合利用对热图像和温度数据的分析，来确定焊接加工工件的预热温度，及温度场的分布情况，绘制加工件表面温场曲面图，并对于超温进行报警，并将数据存储。
该发明的检测方法中，利用了无线传感器网络这样一个新兴技术作为实现工具来完成现场数据的采集，并将WiFi技术和短程无线网络信技术有机融合，在***中并存。并综合利用了温场分布法、温度梯度法、红外成像法来对焊接过程焊接工件的温场分布进行分析，从而更能准确地判断焊接过程焊缝预热温度分布，并且利用红外温度计校正预热温度，从而可以明显提高制造企业的焊接工件的一次成品率，并且对节能降耗的意义将是巨大的，具有相当大的经济价值和环保价值。

Claims (3)

1.一种焊接过程中预热温度的检测方法，其特征在于，带无线WiFi的热成像仪采集现场焊接加工工件温度场数据及热图通过无线方式将信息上传给无线WiFi网关，无线WiFi网关通过有线方式与计算机通信；基于IEEE802.15.4的无线红外温度计采集温度数据通过无线方式上传给基于IEEE802.15.4的无线网关，基于IEEE802.15.4的无线网关通过有线方式与计算机通信，计算机上分析软件对热图像和温度数据的分析，确定焊接加工工件的预热温度及温度场的分布情况，绘制加工件表面温场曲面图，并对于超温进行报警和数据存储。
2.根据权利要求1所述焊接过程中预热温度的检测方法，其特征在于，所述无线WiFi热成像仪安装在焊接加工工件焊缝一侧，远离加热源。
3.根据权利要求1所述焊接过程中预热温度的检测方法，其特征在于，所述基于IEEE802.15.4的无线红外温度计安装在焊接加工工件焊缝一侧，检测点正对焊缝，远离加热源。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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