[发明专利]一种焊缝填充焊材消耗分层计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊缝填充焊材消耗分层计算方法。

背景技术

在焊接工艺设计过程中，焊缝焊材计算和产品焊材消耗汇总是一个重要内容。由于坡口形式的多样性和不规则性，导致焊缝截面面积较难计算；另一方面，在一些中大厚件结构件焊接过程中，一个坡口需要选用不同焊接材料和方法进行施焊，需要计算不同焊接工序对应焊层截面面积，使得焊材分类用量计算较为繁琐。

目前工艺设计人员计算焊材用量主要采用两种方式：一种是根据经验公式，利用计算器粗略计算焊层面积来计算焊材用量；另一种是直接查找经验表来获得焊材用量。这两种方式的直接结果是计算结果误差较大，导致焊材浪费，对一些大结构件特种材料产品制造成本显著加大。该现象的本质原因是坡口形状复杂，同时不同厚度坡口截面面积计算繁琐。

发明内容

本发明涉及一种焊缝填充焊材消耗分层计算方法，它不但可以提高计算精度和计算效率，简化了计算过程，而且实现焊缝分层焊材消耗计算的模块化。

本发明采用了以下技术方案：一种焊缝填充焊材消耗分层计算方法，它包括以下步骤：步骤一，首先分析常用坡口的形式和基本形状，建立双面双边U型对接坡口的参数模型，该参数模型是焊接工艺设计中重要的基础数据；步骤二，将需要进行焊缝截面分解为四部分，这样可以降低焊缝截面的截面面积整体计算难度，考虑到不同焊层厚度对焊缝截面面积计算的影响，分别推导出各焊缝截面表达式；步骤三，根据中厚大结构件的多层多道焊施焊过程中使用不同的焊接方法、焊接材料及焊接规范，需要计算不同焊层的焊材消耗，建立焊缝多工序不同焊层截面面积计算模型和计算步骤；步骤四，根据不同焊层的焊材截面面积计算算模型和计算步骤，设计基于迭代方法的计算算法的详细步骤，并应用到焊缝焊材消耗计算工具模块中计算焊材的消耗。

本发明步骤一中双面双边U型对接坡口的参数模型为：为坡口单双边系数，为双边坡口，为单边坡口，设上坡口为先焊面，下坡口为后焊面，为后焊面的坡口深度，表示坡口为单面，为整个坡口厚度，分别为上下坡口角度，为上下坡口半径，为钝边高度，为组对间隙。本发明步骤二中需要进行焊缝截面分解为四部分，这四部分为坡口横截面面积，间隙横截面面积，焊缝余高横截面面积，清根焊缝横截面面积，整体横截面面积；当坡口为双面时，；；；其中由扇形、梯形和三角形三个基本几何图形组成，分解的目的是通过计算四个局部单元面积来计算整体截面面积，间隙横截面面积；清根截面同样采用近似计算，、分别为清根宽度和清根高度。本发明步骤三设定三个焊层高度、和，α为坡口角度，为钝边高度，按照三个焊层高度分别计算出焊缝截面的面积，从而推导出焊缝面积的计算表达式。本发明步骤三焊缝多工序不同焊层截面面积计算模型和计算任一焊层厚度截面面积的步骤为：即先计算从第一层到第层整个截面面积，然后减去前层截面总面积，即，对第层截面面积计算而言，需要利用前一步的历史计算数据，提高了截面面积的计算效率。

本发明具有以下有益效果：本发明通过参数模型来统一描述接头坡口形状，运用焊缝坡口截面面积参数化计算模型，为焊材消耗计算提供从坡口设计到焊材计算的方法，这样不但计算精度高，效率明显提高，而且计算方便，使工作人员可以甩掉计算器。

附图说明

图1为本发明焊缝填充焊材消耗分层计算方法的流程图。

图2为本发明双边双面U型坡口参数模型及演变图。

图3为本发明双边双面U型坡口焊缝截面分解示意图。

图4为本发明单面双边U型坡口(δf₁<R(1-sinα))。

图5为本发明单面双边U型坡口(δf₂≥R(1-sinα))。

图6为本发明焊缝截面面积分层计算参数模型。

图7为本发明焊缝焊材消耗计算界面。

具体实施方式